偏振光实验系统说明书

大学物理实验

SGP--2／3型偏振光实验系统使用说明书

1用途

SGP--2型偏振光实验系统是一套非联机使用的偏振光实验仪器，适用于大专院校物理实验课分组实验。

3、实验举例

3．1反射和折射起偏振——布儒斯特角．

当自然光倾斜地投射到两种介质(例如空气和玻璃)分界面时，反射光和透射(折射)光一般都是部分偏振光。当光束的入射角等于布儒斯特角时，折射定律可简化为 n tg B

这就是布儒斯特定律。此时的反射光只有垂直于入射面的偏振分量，而平行于入射面的分量消失为零。 3.1.1方法之一

将高亮度小光源、狭缝板、凸透镜(f =1 50mm)、光学测角台分别装在机座导轨的滑动座上，调等高同轴，并使狭缝位于透镜的焦平面上；黑玻璃镜装在光学测角台中央；对准偏振轴方向的偏振片架装在转动臂上。当 B 56036/，时，转动检偏器就能观察到垂直于入射面的光振动被消除的现象(如图3．1)。此时若使光束入射玻璃片堆，只要将转臂转动90，用检偏器对准透过玻璃片堆的折射光束，再旋转检偏器，即可发现折射光束是近乎全偏振的。

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3．1．2方法之二(限SGP--2型用)

在光具座上，由氦氖激光器发出的光束擦盘直接入射到立在光学测角台直径上的黑玻璃镜面，先转动测角台，使反射光束原路返回，由此定出入射光束的零度方位，然后再从入射角为48~64。范围内寻找反射光束通过检偏器后，光强变到最小(甚至为零)时的角度(器件布置示于图3-3)。这里的检偏器是一个能在支架上转动的偏振片，支架锁紧在测角台的转动臂上。用检偏器检查任一反射光束，都是偏振光，在改变入射角的过程中，检偏器透振轴指向水平方向(为什么?)。检偏器后安装光电探头。实验中入射角在每增加1，相应转动接收臂记录一次光电流读数。用所得数据，以反射偏振光相对光强(％)为纵坐标，以角度为横坐标作图，即得一反射偏振光强度与入射角的关系曲线。

00

3．1．3方法之三(限SGP--2型用)

按图3．3所示在光具座上布置光路。使氦氖激光器发出的光束通过一个偏振轴为水平方向的起偏器之后，照射立在光学测角台上的黑玻璃镜，转动测角台，使反射光束原路返回，以此位置为零度，再转动测角台，使入射角约达56~57。时锁紧度盘，利用滑动座升降微调装置适当降低测角台，然后放松转动臂，在光电探头随着转臂缓慢转动过程中测量反射光的相对光强。经反复观测，找到反射光为最暗(甚至为零)的位置，此时的入射角 B就是布儒斯特角。也可以逐步改变入射角，用光电探测器测反射方向的相对光强，画出曲线以确定 B。

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3．2马吕斯定律(限SGP--2型用)

如果光源中的任一波列(用振动平面E表示)投射在起偏器P上(图3．4)，只有相当于它的成分之一的Ey，(平行于光轴方向的矢量)能够通过，另一成分Ex (Ecos )则被吸收。若投射在

检

偏器A上的线偏振光的振幅为E0，则透过A的振幅为E0cos (这里 是P与A偏振方向之间的夹角)。

2

由于光强与振幅的平方成正比，所以透射光强I随 而变化的关系为 I I0cos

这就是马吕斯定律。

实验内容：让激光束垂直通过起偏器成为偏振光，用检偏器检查时，使两个偏振器的透振方向的夹角

在从00转动一周的过程中，用连接光电流放大器的光电探头测量透射光强的相对值I，每100读取一次

数据。然后画出I 关系曲线。图3-5是将实验数据输入计算机、打印出的I 关系曲线。

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3．3半波片的作用

光束进入双折射晶体时被分成符合折射定律的寻常光(o光)和不符合折射定律的非常光(e光)。o光和e光都是偏振光，但在晶体内有不同的波速，因此通过厚度一定的晶片时光程也不同。设晶片厚度为d，二光束通过晶片后就有相位差

2

n0 ne d

式中 表示光的波长，n0和ne表示该晶片对。光e光的折射率。使 (2k 1) （k=0， 1, 2……）的波片称半波片，它能使o光和e光发生相位差 （符合 (2k 1)

2

（k=0， 1, 2……）条件的波

片称1/4波片)。波片的光轴平行于晶片的表面，在圆上用短线标出。

实验：激光束通过起偏器P变成线偏振光，再经过扩柬器B，将检偏器A的透振方向定在屏C上光斑为最暗的角度上，然后在B和A之间加入半波片H(图3-6)。使H绕水平轴转动360，同时观察C上发生消光现象的次数并作解释；再进一步，使激光的入射面与检偏器正交，加入H后，将其旋转到c上消光位置，从该位置开始，将H、分别转动150,300,450,600,750和90，相应地将A逐次转到消光位置，列表记录每次A需要转动的角度。从实验结果总结出平面偏振光通过半波片后，振动面的变化规律，并予以解释。

3．4 1／4波片与椭圆偏振光、圆偏振光

当振幅为A的面偏振光入射到石英晶体做成的波片时，若振动方向与波片光轴夹 角，在直角坐标系内，o光和e光的振幅分别为A0 Asin 和Ae Acos 。从波片出射后的o光和e光的振动可以用两个互相垂直、同频率，有固定相位差的简谐振动方程表示，二者的合振动方程为椭圆方程，合振动矢量的端点轨迹一般为椭圆(如图3．7所示)，所以称 …… 此处隐藏：866字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……