1-2自然光、线偏振光、部分偏振光
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偏振光现象的观察和分析引言:光的偏振现象有法国工程师马吕斯首先发现。
对光偏振现象的研究清楚地显示了光的横波性,加深了人们对光传播规律的认识。
近年来光的偏振特性在光调制器、光开关、光学计量、应力分析、光信息处理、光通信、激光、光电子器件中都有广泛应用。
本实验利用偏振片和1/4波片观察光的偏振现象,并分析和研究各种偏振光。
从而了解1/4波片和1/2波片的作用及应用,加深对光偏振性质的认识。
实验原理1、 偏振光的种类。
光可按光适量的不同振动状态分为五类:(1)线偏振光 (2)自然光 (3)部分偏振光(4)园偏振光 (5)椭圆偏振光使自然光变成偏振光的装置称为起偏器,用来检验偏振光的装置称为检偏器。
2、 线偏振光的产生。
(1)反射和折射产生偏振自然光以 i B =arc tan n 的入射角从空气入射至折射率为n 的介质表面上时,反射光为线偏振光。
以 i B 入射到一叠平行玻璃堆上的自然光,透射出来后也为线偏振光。
(2)偏振片。
利用某些晶体的二向色性可使通过他的自然光变成线偏振光。
(3)双折射产生偏振。
自然光入射到双折射晶体后,出射的o 光和e 光都为线偏振光。
3、 波晶片4、 线偏振光通过各种波片后偏振态的改变。
在光波的波面中取一直角坐标系,将电矢量E 分解为两个分量E X 和E y ,他们频率相同都为ω,设E y 相对E X 的相位差为∆φ,即有E X =A x cos ωt (2)E y =A y cos(ωt +∆φ) (3)由(2)、(3)两式得,对于一般情况,两垂直振动的合成为: e 轴O 轴 θ 光轴图 1E x2 A x2+ E y2A y2−2 E x2 E y2A x2A y2cos∆φ=sin2∆φ(4)注意对于线偏振光通过波片的情况∆φ取决于o光和e光入射时的相位差和由波晶片引起的相位差δ之和;而 E X为线偏振光振幅E在o轴的分量, E y为e轴的分量。
从上面垂直振动合成的一般情况出发可以得出以下结论:(1)线偏振光的振动方向与波片的光轴夹角为θ或π/2,或者通过1/2波片仍为线偏振光。
在与传播方向垂直的平面内光矢量E还可能有各式各样的振动状态,该平面内的具体振动方式称为光的偏振态完全偏振光非偏振光即自然光部分偏振光?完全偏振光:设光的传播方向Z,E位于XY平面,根据正交分解法,任何形式的光振动总可分解E X ,E Y 。
如果这两个分振动完全相关,即有完全确定的相位关系,则相应的光称为完全偏振光(偏振光)完全偏振光—线偏振光,圆偏振光、椭圆偏振光光的偏振状态MAXWELL:E ⊥K ,光波具有横波性(偏振性)椭圆偏振光可看作两个相互垂直、但振幅不相等、有固定相位差Δϕ的线偏振光的合成线偏振光和圆偏振光都可看作椭圆偏振光的特例线偏振光可看作两个相互垂直Δϕ=0,±π的线偏振光的合成对于两个垂直振动的合成,不论相位差Δϕ为何值,E X ⊥E Y ,总有I=I X +I Y ,即合振动的强度简单地等于两个垂直分振动的强度之和。
这对线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光都是适用的偏振片的起偏和检偏,马吕斯定律•起偏:从自然光获得偏振光要得到偏振光往往要通过光与物质的相互作用使自然光的偏振形态产生某种改变•起偏器:起偏的光学器件根据输出光的偏振形态:线起偏器、圆起偏器等•起偏的原理:利用某种光学的不对称性各种起偏器的作用过程都必须包含某种不对称性,它可以是介质在不同作用条件(例如不同的入射角)下的不同响应,更多的则是介质本身的各向异性反射和折射时光的偏振一、反射光的偏振:自然光反射时,可产生部分偏振光或完全偏振光晴朗的日子里,蔚蓝色天空所散射的日光多半是部分偏振光。
散射光与入射光的方向越接近垂直,散射光的偏振度越高。
阳光斜入射时,反射光具有明显的偏振性质S。
用适当的偏振眼镜可减少前方太阳光通过路面(或水面)反射所致的眩目;拍摄水上景物,镜头前加偏振片。
有反射光干扰的橱窗在照相机镜头前加偏振片消除了反射光的干扰i 0。