光学偏振论文.docVIP

自然光、圆偏振光、部分圆偏振光的检测 首先,我们研究偏振光和非偏振光,我们都知道自然光就是我们平时所接触的大自然中的光,即太阳光,它还包括一些自然界中的一些发光体所发出的光.它是一中非单色光,具有多光谱性. 普通光源各原子发光是独立的，每个波列的振幅、相位和振动方向都是随机的，它们对其传播方向形成轴对称分布。这种大量的、平均振幅相同、振动方向任意、彼此没有固定相位关系的光振动的组合叫自然光。自然光也称非偏振光.偏振光可分为平面偏振光,线偏振光,部分偏振光.其中部分偏振光中包涵圆偏振光和椭圆偏振光.根据自然光的定义我们又可以知道部分偏振光可一看作是自然光和完全偏振光的叠加.所以我们今天研究的就是怎么来区分自然光,圆偏振光,还有部分偏振光.而且是要能在实验中所检测到的. 现在我们全面来地来讨论偏振光的检验方法。假定入射光有五种可能性，即自然光、部分偏振光、线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光。我们已看到，利用一块偏振片（或其它检偏听偏器）可以将线偏振光区分出来，但对于自然光和圆偏振光、部分偏振光和椭圆偏振光不能区分。而利用一块λ/4片可以把圆偏振光和椭圆偏振光变为线偏振光，但不能把自然光和部分偏振光变为线偏振光。把偏振片和λ/4片两者结合起来使用，就可以把上述五种光完全区分开来了。 下面我们通过下表来说明检测的方法和步骤. 第一步 令入射光通过偏振片Ⅰ，改变偏振片I的透振方向P1，观察透射光强度的变化（图3-10(a)） 观察到的现象 有消光 强度无变化 强度有变化，但无消光 结论 线偏振 自然光或圆偏振 部分偏振或椭圆偏振 第二步 ? a.令入射光依次通过λ/4片和偏振片Ⅱ，改变偏振片Ⅱ的透镜方向P2，观察透射光的强度变化（图3-10(b)） b.同a，只是λ/4片的光轴方向必须与第一步中偏振片Ⅰ产生的强度极大或极小的透振方向重合 观察到的现象 ? 有消光 无消光 有消光 无消光 结论 ? 圆偏振 自然光 椭圆偏振 部分偏振 如果入射光的线偏振光，经过第一步就已经可以判断出来了，其标志是通过偏振片Ⅰ会产生消光现象。如果第一步观察结果是没有消光现象，入射光有可能是圆或椭圆偏振的。如果确实如此，我们就可能利用λ/4片把它变成线偏振光。对于椭圆偏振光来说，变成线偏振光的条件是λ/4片的光轴与椭圆的主轴平行，后者就是第一步中偏振片Ⅰ产生强度极大或极小时的透振方向（对于圆偏振光则无需此条件）。经过λ/4片是否变成线偏振光，是进一步区分椭圆偏振光和部分偏振光（或区分圆偏振光和自然光）标志，这一点通过偏振片Ⅱ就可以检验出来。最后应当指出的是，实际上在实验室中用的偏振片和λ/4片上透光方向和光轴常常是不标明的，这就使我们在第二步判断椭圆偏振光和部分偏振光时发生困难。解决的办法留待读者在实验课中去研究。 这是检测偏振光的一般方法,下面我们看看自然光是怎么样的呢? 对于圆偏振光,它就是椭圆偏振光的一种特殊情况,唯一的区别是: 椭圆偏振光可由两列频率相同，振动方向相互垂直且沿同一方向传播的线偏振光叠加得到，可表示为： 合成波的表达式为： 上式表明，任意一个场点点矢量端点的轨迹是一个椭圆，其方程为 它的主轴与x轴构成α角： 椭圆偏振光的图象如下： 那么椭圆偏振光和圆偏振光在光学中是怎么获得的呢? 获得椭圆偏振光和圆偏振光的方法是让一束线偏振光通过波片来实现。具体方法是，如果波片是由负晶体制成的， 获得椭圆偏振光和圆偏振光的方法是让一束线偏振光通过波片来实现。具体方法是，如果波片是由负晶体制成的， 当光轴沿x轴，入射的线偏振光的振动在第一、三象限，则出射光为左旋正椭圆偏振光； 当入射的线偏振光的振动电矢量与1/4波片光轴成45o角，则出射光为圆偏振光。 如果1/4波片的厚度，则光通过1/4波片时，o光（x方向）和e光（y方向）间要引入(k+1/2)π的相位差，出射后合成的波为： 当k=0、2、4、……时，出射光为右旋圆偏振光，当k=1、3、5、……时，出射光为左旋圆偏振光。 圆偏振光和椭圆偏振光的检验就是这样完成的. 用片和偏振片P可区分出圆偏振光和自然光或椭圆偏振光和由自然光与线偏振光所组成的部分偏振光。 （演示实验：片，片）