大学物理 光的偏振
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实验27 光的偏振一、实验目的1、观察光的偏振现象,加深对光的偏振的理解。
2、了解偏振光的产生及其检验方法。
3、观测布儒斯特角,测定玻璃折射率。
4、观测椭圆偏振光与圆偏振光。
5、了解1/2波片和1/4波片的用途。
二、实验原理 1、光的偏振状态光是电磁波,它是横波。
通常用电矢量E 表示光波的振动矢量。
(1)自然光 其电矢量在垂直于传播方向的平面内任意取向,各个方向的取向概率相等,所以在相当长的时间里(10-5秒已足够了),各取向上电矢量的时间平均值是相等的,这样的光称为自然光,如图27-l 所示。
(2)平面偏振光 电矢量只限于某一确定方向的光,因其电矢量和光线构成一个平面而称其为平面偏振光。
如果迎着光线看,电矢量末端的轨迹为一直线,所以平面偏振光也称为线偏振光,如图27-2所示。
(3)部分偏振光 电矢量在某一确定方向上较强,而在和它正交的方向上较弱,这种光称为部分偏振光,如图27-3所示。
部分偏振光可以看成是线偏振光和自然光的混合。
(4)椭圆偏振光 迎着光线看,如果电矢量末端的轨迹为一椭圆,这样的光称为椭圆偏振光。
椭圆偏振光可以由两个电矢量互相垂直的、有恒定相位差的线偏振光合成得到。
(5)圆偏振光 迎着光线看,如果电矢量末端的轨迹为一个圆,则这样的光称为圆偏振光。
圆偏振光可视为长、短轴相等的椭圆偏振光。
图27-4 椭圆偏振光2、布儒斯特定律反射光的偏振与布儒斯特定律如图27-5所示,光在两介质(如空气和玻璃片等)界面上,反射光和折射光(透射光)都是部分偏振光。
当反射光线与折射光线的夹角恰为90°时,反射光为线偏振光,其电矢量振动方向垂直于入射光线与界面法线所决定的平面(入射面)。
此时的透射光中包含平行于入射面的偏振光的全部以及垂直于入射面的偏振光的其余部分,所以透射光仍为部分偏振光。
由折射定律很容易导出此时的入射角α满足关系12tan n n =α (27-1)(27-1)式称为布儒斯特定律,入射角α称为布儒斯特角,或称为起偏角。
大学物理实验光的偏振
光的偏振是指光在传播时,电场矢量的振动方向只能沿着某一特定方向,而不能沿着
所有方向振动。
光的偏振是光的一个重要性质,也是光学重要的研究内容之一。
我们可以通过光的偏振,来研究光的各种性质。
光的偏振可以分为线偏振、圆偏振和
椭偏振三种类型。
实验中,我们可以使用偏振片和偏振光源来研究光的偏振。
下面我介绍两个光的偏振
实验。
我们可以使用偏振片来观察光的偏振现象。
偏振片本身的作用是把不偏振的光线变成
具有偏振性质的光线。
实验步骤:
1.将偏振片放在光源的前面,并让光通过偏振片。
2.将第二个偏振片放在第一个偏振片的后面,并使两个偏振片的透振方向相互垂直。
3.观察通过第二个偏振片的光,发现光线的亮度发生变化,当两个偏振片的透振方
向平行时,光的亮度最大,当两个偏振片的透振方向垂直时,光变暗。
实验原理:
我们可以通过双折射晶片来产生圆偏振光,然后通过偏振片观察光的偏振现象。
3.观察通过偏振片后的光线,可以发现无论偏振片的透振方向如何调整,光的亮度
都不会发生变化。
这是因为圆偏振光在所有方向都具有相同的偏振性质,无论用任何方
向的透振片都不会改变其偏振性质。
圆偏振光是指光的电场振动方向沿着一个圆周运动。
这种光不具有特定的偏振方向,
无论用任何方向的偏振片都可以通过。
总结
光的偏振是光学重要的研究内容之一。
我们可以通过偏振片和偏振光源的实验,研
究光的偏振现象。
本文介绍了光通过偏振片和双折射晶片形成的圆偏振光的实验,希望
对读者有所帮助。
大学物理中的光的偏振问题光的偏振问题是大学物理中一个重要且深奥的话题。
光的偏振现象在自然界和科技应用中都有着广泛的应用。
本文将从光的偏振现象的基本概念开始介绍,然后探讨光的偏振原理和相关实验,最后讨论光的偏振在生活和科技中的应用。
一、光的偏振概述光是一种电磁波,具有波动性和颗粒性。
光的偏振是指光波传播过程中电场矢量振动方向的固定性。
光波不同于机械波,其电场矢量在垂直于传播方向的平面内振动,我们把这个平面称为偏振方向。
光的偏振可以通过偏振片进行实验观察,常见的偏振片有线性偏振片和圆偏振片。
二、光的偏振原理光的偏振原理可以通过振动模型和波动理论来解释。
在振动模型中,光被认为是垂直于传播方向的电场和磁场的振动。
假设光是垂直于传播方向的电场振动的话,我们可以把光的偏振方向定义为电场矢量的振动方向。
而在波动理论中,光波被认为是由电场和磁场相互作用产生的。
三、光的偏振实验为了观察和测量光的偏振,科学家们开展了一系列实验。
其中最经典的实验是马吕斯实验。
马吕斯实验利用了偏振片和光的干涉现象。
通过调整偏振片与光光路之间的相对角度,可以观察到不同偏振方向的亮度变化。
通过这种实验可以研究光的偏振现象和性质。
四、光的偏振应用光的偏振在生活和科技中有许多应用。
其中应用最广泛的就是偏振光的显示技术。
液晶显示器、3D电影和太阳镜等都是利用了偏振光的特性来实现对光的控制。
此外,在光通信、光纤传感等领域,光的偏振也起着重要的作用。
光的偏振还可以应用于显微镜、天文学和生命科学等领域,为科学研究和技术发展带来了诸多便利。
综上所述,光的偏振是一个涉及物理学基础理论和实验应用的重要课题。
通过理论和实验的研究,我们可以更好地理解光的偏振现象以及其在生活和科技中的应用。
光的偏振问题的深入研究将为我们揭示光传播和相互作用的更多奥秘,并为光学科学的发展提供更多的可能性。