普通物理实验报告-实验报告光的片振.docVIP

实验名称：光的偏振现象 目的要求： 验证布儒斯特定律 观察双折射现象 产生和观察光的偏振状态 学习偏振光的检验 仪器用具： 偏振片，方解石，λ/2波片，λ/4波片，波片堆，He-Ne激光器，钠光等，光具导轨 实验原理： 光的偏振态： 光波有5种偏振态，分别是：线偏振，圆偏振，椭圆偏振，自然光和部分偏振光。 布儒斯特角： 当光线以角度入射时，P光的反射率为0，这样反射光为线偏振光。当光线以θB入射到波片堆上，经过多次反射透射后，得到的光是部分偏振光。 偏振片 当光的电矢量与晶体的光轴平行时，光被晶体吸收的较少，而电矢量与光轴垂直时，光被吸收的较多。 波晶片 单轴晶体内部，光被分成偏振方向不同的两束，他们的折射率不同。这样，若光沿垂直光轴并且同时刚好垂直晶体表面方向入射时，两束光的方向都不变，但是他们的相位却出现了不同。波晶片常用的有λ/2和λ/4两种。分别指两个偏振方向的光的光程差。 实验内容及结果： 用偏振光镜验证步儒斯特定律 调整P与Z轴呈33O角，使激光经过P的反射光沿Z轴方向。 先让A//P，绕Z轴转动A，观察A的反射光。 现象：反射光由强变弱，当y与y’垂直时反射光基本消失，y与y’平行时反射达到最强。 方法同（1）但观察透射光。 现象：透射光由弱变强。当y与y’垂直时透射光最强，平行时最弱。 利用P的反射光确定偏振片的透光方向。 方法：转动偏振片，当消光时，偏振片的透光方向应当垂直与光线偏振方向。但是光线偏振方向已经知道，是y’方向。所以偏振片的透光方向是y方向。 原因： 旋转镜子A的时候，会改变已经成为偏振光的入射光的s,p分量。由于光仍然时以布儒斯特角入射的，p分量会被透射，s分量会被反射，这样就能看到光强的变化了。 观察双折射现象 观察光源发出的光通过方解石I发生的现象。 现象：发现有两个光斑，旋转方解石，一个光斑不动，另一个则以相同的角位移运动。 观察光源发出的光通过方解石II的现象。 现象：只有一个光斑，且不随方解石的转动而发生移动。 利用一已知透光方向的偏振片，判断寻常光与非寻常光的片振方向。 透光方向垂直于两光斑连线时，消光的那个是寻常光，偏振方向为此连线方向。透光方向平行与此连线的那个时非寻常光，片振方向垂直此连线方向。 观察线片振光通过λ/2片后的现象 将偏振片P和A方在轨道上，转动A达到消光，在P,A之间插入λ/2片，转动λ/2片一周。 现象：出现了四次消光现象。 把λ/2片任意转动一个角度，破坏消光现象，再将A转动360O。 现象：只有2次消光，2次光强达到最大。 让P,A正交，插入λ/2片，转动消光。保持λ/2不动，将P转动15o-90o，再沿反向转动A到消光，记录A转动角度。 θ/o θ’/o 线偏振光偏转角 0.0 0.0 0.0 15.0 15.0 20.0 30.0 30.0 60.0 45.0 45.0 90.0 60.0 59.5 119.5 75.0 76.0 151.0 90.0 90.0 180.0 可见，如果入射光片振方向与光轴呈θ角，那么出射光呈-θ角，光线转动了2θ角。 用λ/4片产生椭圆偏振光 让P,A正交，插入λ/4片，转动消光。 保持λ/4片不动，将P转动15O－90O每次将A转动360O观察光强的变化。 起偏器转动角度 现象 光的偏振态 0 0O消光，90O亮， 180O消光，270O亮 线偏振 15 0O暗，90O亮， 180O暗，270O亮 扁椭圆偏振 30 0O暗，90O亮， 180O暗，270O亮 长椭圆偏振 45 不变 圆偏振 60 0O亮，90O暗， 180O亮，270O暗 长椭圆偏振 75 0O亮，90O暗， 180O亮，270O暗 扁椭圆偏振 90 0O亮，90O消光， 180O亮，270O消光 线偏振 椭圆偏振光和部分偏振光的产生 椭圆偏振光 部分偏振光 识别：椭圆偏振光：单独一个偏振片无法消光，但是经过λ/4片后，可以用偏振片消光。 这时λ/4片和偏振片的角度都要耐心才能找到。 部分片振光：经过耐心找寻后，仍然无法找到消光现象，那么就是所谓部分片振光了。 分析与讨论： 在λ/2片的实验中，发现有的实验台消光现象比较好，有的则不好。经过仔细认真的交换法排除后，发现是有的λ/2片的支架歪了，导致波片性质不再是λ/2片。 在后来识别椭圆偏振光的时候，可以先利用一开始的那个得到偏振光的偏振片，通过消光就可以知道最后识别用的偏振片的片振角度，这样就址用调节一下λ/4片，可以省很多功夫。 实验报告 系别 ___________ 班号 ____________ 姓名 ______________ 同组姓名 __________ 实验日期 _________________________ 教师评定 ___________