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文檔簡(jiǎn)介

偏振實(shí)驗(yàn)課件1Polarize

:偏振、偏極、極化光波的電場(chǎng)方向稱為光的偏振方向。2一平面波,其電場(chǎng)

E與磁場(chǎng)

H相互垂直,同時(shí)與波的行

進(jìn)方向相互垂直。其電場(chǎng)強(qiáng)度

E(electricfieldintensity)

對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度

H(magnetic

fieldintensity)的比值等于一個(gè)

特定值,稱為波阻抗

η(wave

impedance)

3一平面波,在空間中沿著z軸方向前進(jìn),光波動(dòng)在

x-y平面上可以分解

為兩個(gè)方向互相垂直的振動(dòng):(z,

t)=

Ex

(z,

t)+

Ey

(z,

t)Ex

(z,

t)=E0x

cos(kz-①t)Ey

(z,

t)=

E0y

cos(kz-①t+ε

)j?i?E→化簡(jiǎn)后可以得到

4A)線偏振

8=2m7,m=0,土1,土2,…

8=2(m+1),m=0,t1,2…

A)線偏振>電場(chǎng)總強(qiáng)度

(振幅)>在

x-y平面上

,偏振方向角度

θ

不是時(shí)間的函數(shù),

θ

不隨時(shí)間改變,偏振方向不隨時(shí)間改變,

因此稱為線偏振

。6A)線偏振Malus’s

LawI(θ)=I(0)

cos2

θ7

E0x

=

E0y

=

E0B)圓偏振8b)

當(dāng)觀察者往-z方向看時(shí),電場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向。

left-circularlypolarized(左旋圓偏極光)右旋圓偏極光B)圓偏振a)

Right-circularlypolarized(右旋圓偏極光)左旋圓偏極光

910C)橢圓偏振

E0x

E0y

11線偏振、圓偏振、橢圓偏振12TEMwave

TEwaveTM

wave131415反射光

(a)

TE型入射光反射光折射光(b)TM型折射光入射光1617反射光

(a)

TE型折射光入射光反射光

(b)

TM型折射光入射光18(b)TM型rTM

=

0θi

=

θB

=

θp

=

tan-1

n布魯斯特角191-先將線偏振片轉(zhuǎn)

一圈,記錄功率最

小時(shí)的刻度,定義

此刻度為角度90度。

2-轉(zhuǎn)到角度0度,角

度每轉(zhuǎn)10度,記錄

光功率值。(表格1)201)雷射的偏振特性與Malus定律XY散布圖光功率vs角度雷達(dá)圖光功率vs刻度如果入射光是非偏振光,會(huì)加兩片偏振片,光入射的第一片為偏振片稱為起偏板(polarizer)

是將非偏振光變成偏振光的光學(xué)元件,線偏振圓偏振橢圓偏振光源第二片偏振片稱為檢偏板(analyzer)用來(lái)檢驗(yàn)偏振光的狀態(tài)。線偏振圓偏振橢圓偏振起偏板檢偏板211)雷射的偏振特性與Malus定律與

雷達(dá)圖221-步驟(1)調(diào)到功率最小值。意即雷射與線偏振片相互垂直。2-放入λ/2波片,將λ/2波片轉(zhuǎn)一圈,維持功率最小,紀(jì)錄此時(shí)λ/2波片的刻度

為角度0度。3-將λ/2波片轉(zhuǎn)30度,旋轉(zhuǎn)線偏振片,角度每轉(zhuǎn)10度,記錄光功率值。(表格2)

4-將λ/2波片轉(zhuǎn)45度,旋轉(zhuǎn)線偏振片,角度每轉(zhuǎn)10度,記錄光功率值。(表格3)【提醒】在這邊,線偏振片的角度與刻度,必須與表格1一致。

表格2和表格3…刻度與角度要和表格1一致!2)偏振光控制元件(λ/2波片與

λ/4波片)之特性λ/2波片23Waveplate波片

,又稱相位延遲片

,它是由雙折射的材料加工而成。用于調(diào)整光束

的偏振狀態(tài)。常見(jiàn)的波片由單軸晶體(如石英晶體)制作而成,其表面

與光軸平行,垂直于光軸的偏振分量(o光)與平行于光軸的偏振分量(e光)在晶體中不發(fā)生雙折射,但傳播速度不同,因而通過(guò)波片后它們

仍然沿著原有的方向傳播,且會(huì)產(chǎn)生相位偏移。相移量取決于波片的厚

度,材料和工作波長(zhǎng)。常用的波片包括半波片和四分之一波片。From

基百科。2)偏振光控制元件(λ/2波片與

λ/4波片)之特性λ/2波片與

λ/4波片載玻片Glass

slide指的是“?!绷℅lass

plate)2425定義此時(shí)?波片的刻度為角度0度放入

?波片定義此時(shí)

線偏振片

的刻度為

角度90度XY散布圖

雷達(dá)圖光功率vs角度

光功率vs刻度

262)偏振光控制元件(λ/2波片與

λ/4波片)之特性λ/2波片入射光是線偏振~出射光一樣是【線偏振】

但…偏振方向不一樣?。?)λ/2波片271-步驟(1)調(diào)到功率最小值。意即雷射與線偏振片相互垂直。2-放入λ/4波片,將λ/4波片轉(zhuǎn)一圈,維持功率最小,紀(jì)錄此時(shí)λ/4波片的刻度

為角度0度。3-將λ/4波片轉(zhuǎn)30度,旋轉(zhuǎn)線偏振片,角度每轉(zhuǎn)10度,記錄光功率值。(表格4)

4-將λ/4波片轉(zhuǎn)45度,旋轉(zhuǎn)線偏振片,角度每轉(zhuǎn)10度,記錄光功率值。(表格5)【提醒】在這邊,線偏振片的角度與刻度,必須與表格1一致。

表格4和表格5…刻度與角度要和表格1一致!2)偏振光控制元件(λ/2波片與

λ/4波片)之特性λ/4波片28放入1/4波片定義此時(shí)1/4波片的刻度為角度0度定義此時(shí)

線偏振片

的刻度為

角度90度,雷射

,1/4波片

線偏振片29XY散布圖

雷達(dá)圖光功率vs角度

光功率vs刻度

302)偏振光控制元件(λ/2波片與

λ/4波片)之特性λ/4波片入射光是線偏振~出射光有可能是【線偏振】-與光軸同向

【橢圓偏振】【圓偏振】-夾45度角3)λ/4波片31線偏振

進(jìn)線偏振

出(0度)圓偏振

出(45度)

橢圓偏振

出(其他)3)λ/2波片

4)λ/4波片線偏振

進(jìn)線偏振

出32補(bǔ)充有一道偏振光入射,你手上只有一片線偏振片。請(qǐng)問(wèn)如何利用本實(shí)驗(yàn)的結(jié)論,來(lái)判定入射的偏極光是線偏極、圓偏極或橢圓偏極呢?

線偏振XY散布圖光功率vs角度雷達(dá)圖光功率vs刻度33測(cè)量反射光1-入射光與反射光重疊

→角度ψ

=

0度。5)布魯斯特角345)布魯斯特角調(diào)整旋轉(zhuǎn)臺(tái)使反射光與入射光重合,此時(shí)設(shè)定旋轉(zhuǎn)臺(tái)的角度為零。35測(cè)量反射光5)布魯斯特角調(diào)整旋轉(zhuǎn)臺(tái)使反射光與入射光重合,此時(shí)設(shè)定旋轉(zhuǎn)臺(tái)的角度為零。365)布魯斯特角調(diào)整旋轉(zhuǎn)臺(tái)使反射光與入射光重合,此時(shí)設(shè)定旋轉(zhuǎn)臺(tái)的角度為零。測(cè)量反射光371-入射光與反射光重疊

→角度ψ

=

0度。測(cè)量反射光6)TE

、TM38光功率計(jì)(Power

meter)gentec

UNO顯示器感應(yīng)器前端有加一片衰減片感應(yīng)器可以將接收的光衰減10倍此時(shí)量測(cè)時(shí),要按【ATT】啟動(dòng)衰減功能39光功率計(jì)(Power

meter)-ORION/PD連結(jié)偵測(cè)器電源開(kāi)關(guān)40量測(cè)到功率最小時(shí),選定一字母指向某

一個(gè)刻度

,該刻度定義為角度90度

,再

去計(jì)算相對(duì)角度。一般我會(huì)選

POLARIZER

的『

P』這個(gè)字母~偏振片(偏光片)鏡片座刻度讀法41主尺角度0度與副尺0刻度對(duì)齊

主尺角度45度與副尺5刻度對(duì)齊λ/2鏡片和λ/4鏡片精密鏡片座刻度讀法42副尺0刻度介于主尺5-10角度之間

測(cè)量結(jié)果為5+ΔΘ副尺1刻度與主尺15對(duì)齊SO

ΔΘ=1λ/2鏡片和λ/4鏡片測(cè)量結(jié)果為角度6度精密鏡片座刻度讀法43副尺0刻度介于主尺15-20角度之間

測(cè)量結(jié)果為15+ΔΘ副尺2刻度與主尺35對(duì)齊SO

ΔΘ=2精密鏡座科度判讀練習(xí).tw/~mengwen/OPEXP/OPEXP-L031/OPEXP-L031-S.htmlλ/2鏡片和λ/4鏡片測(cè)量結(jié)果為角度17度精密鏡片座刻度讀法445)布魯斯特角的應(yīng)用http://haha90.phy.ntnu.edu.tw/content/funExperiment/allFunExps/polar/polar.html455)布魯斯特角法線旋轉(zhuǎn)偏振片(或

偏光太陽(yáng)眼鏡)偏振方向1-垂直2-水平玻璃或壓克力板哪個(gè)偏振方向看那只牛看得比較清楚?

46約57度角偏振片6)偏光在生活中的應(yīng)用

偏振片水平

反射光影

偏振片垂直476)偏光在生活中的應(yīng)用

48轉(zhuǎn)動(dòng)線偏振片原本是要拍筆筒的反光后來(lái)發(fā)現(xiàn)林姊那邊的反光對(duì)比更明顯6)偏光在生活中的應(yīng)用496)偏光在生活中的應(yīng)用506)偏光在生活中的應(yīng)用516)偏光在生活中的應(yīng)用

臺(tái)燈臺(tái)燈

反射光偏振片壓克力板手機(jī)52室外亮

室內(nèi)暗室內(nèi)外亮暗對(duì)比要夠轉(zhuǎn)動(dòng)壓克力板改變反射光角度

確定反射最強(qiáng)大太陽(yáng)時(shí)效果

比較好壓克力板

或手機(jī)平板6)偏光在生活中的應(yīng)用偏振片手機(jī)53調(diào)圖片亮度6)偏光在生活中的應(yīng)用改變偏振片角度多云效果不好54壓克力板改變偏振片角度改變偏振片角度6)偏光在生活中的應(yīng)用多云效果不好手機(jī)平板55轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片

消除反射光反射光56有

PL

CPL

兩種偏振片對(duì)于物理人來(lái)說(shuō)PL

線偏振片(Polarizing

Filte)線偏振CPL

環(huán)形偏振片(Circular

Polarizing

Filter)

一片線偏振片加上1/4波片組成線偏振+圓偏振6)偏光在生活中的應(yīng)用

在攝影的世界中57https://www.masters.tw/42741/sunstone方解石-雙折射現(xiàn)象6)偏光在生活中的應(yīng)用581、實(shí)驗(yàn)中所使用的雷射,其偏振度多少?2、表格1

,畫(huà)出光功率vs角度圖。理論值

實(shí)

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