晶体的双折射和二向色性

偏振光与双折射实验教案偏振与双折射实验教案赵东⼀、实验⽬的1、观察光在各向异性晶体中传播时产⽣的双折射现象，了解其规律；2、观察光的偏振现象，加深对各种偏振光的概念和规律的理解；3、掌握⼀些偏振光的产⽣和检验⽅法，以及了解相关仪器件的原理和使⽤⽅法。

⼆、实验原理1、光的横波性与偏振光的横波性是指光波的电⽮量与光的传播⽅向垂直。

在传播⽅向上垂直的⼆维空间中，电⽮量可能有各种各样的振动状态，我们称之为偏振。

简⽽⾔之，振动⽅向与传播⽅向垂直的波，叫横波。

光的偏振态可分为5种：⾃然光，线偏振光，部分偏振光，圆偏振光，椭圆偏振光。

后⾯将⼀⼀介绍。

2、⼆⾊性与偏振⽚(polarizer) 2.1⼆⾊性有的晶体对不同⽅向的电磁振动具有选择吸收的性质，当光照射到这种晶体的表⾯上时，振动的电⽮量与光轴（光轴的概念在后⾯介绍）平⾏时，被吸收得⽐较少，光可以较多地通过；电⽮量与光轴垂直时，被吸收得较多。

⽐如电⽓⽯晶体。

这种性质叫⼆⾊性。

2.2偏振⽚的制造这⾥先插⼊对偏振⽚的介绍。

能产⽣线偏振光（线偏振光的概念见后⾯）的晶⽚叫偏振⽚。

电⽓⽯对电⽮量垂直和平⾏与光轴⽅向的光的吸收程度的差别还不够⼤，我们要做的理想偏振⽚的要求是，最好能使⼀个⽅向的振动全部吸收掉。

在这⼀点上，碘硫酸奎宁晶体的性能要⽐电⽓⽯好得多，但是它的晶体很⼩。

通常的偏振⽚是在拉伸了的塞璐璐基⽚上蒸镀⼀层硫酸奎宁晶粒，基⽚的应⼒可以使晶粒的光轴定向排列起来，这样可得到⾯积很⼤的偏振⽚。

⼩知识：1852年海拉巴斯(Herapath)发现碘硫酸奎宁晶体有⼆向⾊性，这⼀发现被布儒斯特写⼊书中，当时在哈佛就读的学⽣兰德(Land)读了布儒斯特的书后，对此很感兴趣。

⼏年后，兰德发明⼀种⽅法，把细⼩的针状的碘硫酸奎宁晶体排列在塞璐璐基⽚上，制成了⾯积很⼤的线偏振器。

这是⼀种价廉物美的偏振⽚，⾄今还⼴泛运⽤科研和教学中。

2.3偏振⽚的透振⽅向偏振⽚上能透过的振动⽅向称为它的透振⽅向。

中国计量大学2017年攻读硕士学位研究生入学试题考试科目名称: 物理光学考试科目代码: 807考生姓名:考生编号:一、论述简答题（每小题5分，共30分） 1. 光波的时间相干性2. 晶体的光轴、主平面与主截面3. 布儒斯特角4. 正晶体5. 光波干涉的条件6. 互补衍射屏及衍射光强分布特点二、（15分）一列平面光波从A 点传播到B 点，今在AB 之间垂直插入一透明薄片，其厚度为1h mm =，折射率 1.5n =。

假定光波的波长0600nm λ=，请推导出插入透明薄片后B 点相位变化表达式并计算B 点位相的变化。

三、（15分）杨氏干涉实验中，两小孔的距离为1mm ，观察屏离小孔的垂直距离为1m 。

若所用光源发出波长1600nm λ=和2546nm λ=的两种光波。

试求（1）两光波分别形成的条纹的间距；（2）两组条纹的第10级亮纹之间的距离。

四、（20分）用波长为589.3nm 的光观察迈克耳逊干涉条纹，先看到干涉场中有12圈亮环，且中心是亮的；移动平面镜M 1后，看到中心吞（吐）了10环，而此时干涉场中还剩有5个亮环，试求（1）M 1移动的距离；（2）M 1移动前中心亮斑的干涉级和相应的等效空气层厚度；（3）M 1移动后，从中心向外数第5圈亮环的干涉级次。

五、（20分）在双缝夫琅和费衍射实验中，所用光波波长632.8nm λ=，透镜焦距50f cm =，观察到两相邻亮条纹之间的距离 1.5e mm =，并且第四级亮纹缺级。

试求（1）双缝的缝距和缝宽；（2）第1，2，3级亮纹的相对强度。

六、（15分）设计一块光栅，要求（1）使波长500nm λ=的第2级谱线的衍射角030θ≤，（2）色散尽可能大，（3）第5级谱线缺级，（4）在波长500nm λ=的2级谱线处能分辨0.02nm 的波长差。

七、（15分）如图1所示，一块单轴晶片的光轴垂直于表面，晶片的两个主折射率分别为o n 和e n 。

证明当平面波以1θ角入射到晶片时，晶体中非常光线的折射角'e θ可由下式给出'e tg θ=图1 八、（20分）（1）光的偏振态有哪几种？（2）请写出光的偏振中的马吕斯定律表达式。

偏振光实验陈述实验1. 验证马吕斯定律实验道理：某些双折射晶体对于光振动垂直于光轴的线偏振光有强烈接收,而对于光振动平行于光轴的线偏振光接收很少(接收o 光,经由过程e 光),这种对线偏振光的强烈的选择接收性质,叫做二向色性.具有二向色性的晶体叫做偏振片.偏振片可作为起偏器.天然光经由过程偏振片后,变成振动面平行于偏振片光轴(透振偏向),.如图1.图2所示：1P 为起偏器,设经事后1P 线偏振光振I 0.2P 与1P 夹角为θ,是以经2P 后的线偏振光振幅为θcos 0A A =,光强为θθ20220cos cos I A I ==,此式为马吕斯定律.实验数据及图形：从图形中可以看出相符余弦定理,数据精确.实验2.半波片,1/4波片感化实验道理：偏振光垂直经由过程波片今后,按其振动偏向（或振动面）分化为平常光（o 光）和异常光（e 光）.它们具有雷同的振动频率和固定的相位差（同波晶片的厚度成正比）,若将它们投影到统一偏向,就能知足相关前提,实现偏振光的干预.P 1 P 2图1 P A 0 θ 图2分振动面的干预装配如图3所示,M 和N 是两个偏振片,C 是波片,单色天然光经由过程M 变成线偏振光,线偏振光在波片C 平分化为o 光和e 光,最后投影在N 上,形成干预.,出射光强为：=⊥I 即两个偏振片的透振偏向平行时,出射光强为：)cos cos sin 2cos sin 21(222220//δθθθθ+-=I I .个中θ为波片光轴与M 透振偏向的夹角,δ为o 光和e 光的总相位差（同波晶片的厚度成正比）.转变θ.δ中的任何一个都可以转变屏幕上的光强.当δ=（2k+1）π（1/2波片）时,cos δ=-1,θ22sin 20I I =⊥,出射光强最大,2)21(sin 20//θ-=I I ,出射光强最小;当δ=[（2k+1）π]/2（1/4波片）时,cos δ=0,)2(sin 420θI I =⊥,)2sin 2(420//θ-=I I . 特别地,运用1/4波片我们还可以得到圆偏振光和椭圆偏振光.当θ=45度时,得到圆偏振光,此时让偏振片N 扭转一周,屏幕上光强不变.一般情形下,得到的是椭圆偏振光,让偏振片N 扭转一周,屏幕上的光斑“两明两暗”.实验成果：半波片实验数据表：1/4波片实验数据：结论：线偏振光经由过程1/4波片后可能变成圆偏振光,椭圆偏振图3 分振动面干预装配 波片 偏振片 偏振片光也有可能仍是线偏振光.实验3. 旋光效应实验道理：线偏振光经由过程某些物资的溶液后,偏振光的振动面将扭转必定的角度,这种现象称为旋光现象.扭转的角度称为该物资的旋光度.通经常运用旋光仪来测量物资的旋光度.溶液的旋光度与溶液中所含旋光物资的旋光才能.溶液的性质.溶液浓度.样品管长度.温度及光的波长等有关.当其它前提均固准时,旋光度与溶液浓度C 呈线性关系即C βθ= (5-1) 比例常数与物资旋光才能.溶剂性质.样品管长度.温度及光的波长等有关,C 为溶液的浓度.物资的旋光才能用比旋光度即旋光率来器量,旋光率用下式暗示：[]C l t⋅=θαλ(5-2)(5-2)式中,右上角的t 暗示实验时温度(单位：℃),是指旋光仪采取的单色光源的波长(单位：nm),θ为测得的旋光度(0),l 为样品管的长度(单位：dm),C 为溶液浓度(单位：g/100mL).由(5-2)式可知：偏振光的振动面是跟着光在旋光物资中向进步行而逐渐扭转的,因而振动面转过角度θ透过的长度l 成正比.振动面转过的角度θ不但与透过的长度l 成正比,并且还与溶液浓度C 成正比[14].假如已知待测溶液浓度C 和液柱长度l,只要测出旋光度θ就可以盘算出旋光率.假如已知液柱长度为l 固定值,可依次转变溶液的浓度C,就可以测得响应旋光度θ.并作旋光度与浓度的关系直线θ~C,从直线斜率.液桩长度l 及溶液浓度C,可盘算出该物资的旋光率;同样,也可以测量旋光性溶液的旋光度θ,肯定溶液的浓度C.旋光性物资还有右旋和左旋之分.当面临光射来偏向不雅察,假如振动面按顺时针偏向扭转,则称右旋物资;假如振动面向逆时针偏向扭转,称左旋物资.测量葡萄糖水溶液的浓度将已经设置装备摆设好的装有不合的容积克浓度(单位：g/100mL)的葡萄糖.水溶液的样品管放到样品架上,测出不合浓度C 下旋光度值.并同时记载测量情形温度和记载激光波长葡萄糖水溶液的浓度配制成C 0.C 0/2.C 0/4.C 0/8,0(纯水,浓度为零),共5种试样,浓度C0取30%阁下为宜.分离将不必浓度溶液注入雷同长度的样品试管中.测量不合浓度样品的旋光度(多次测量取平均).用最小二乘法对旋光度.溶液浓度进行直线拟合(可以将C 0作为1个单位斟酌),盘算出葡萄糖的旋光率.也可以以溶液浓度为横坐标,旋光度为纵坐标,绘出葡萄糖溶液的旋光直线,由此直线斜率代入公式(5-2),求得葡萄糖的旋光率t0650][ .数据记载及处理图形：实验4. 光弹效应光弹性实验是运用光学办法研讨受力构件中应力散布情形的实验,在光测弹性仪长进行,先器具有双折射机能的透明材料制成和实际构件外形类似的模子,受力后,以偏振光透过模子,因为应力的消失,产生光的临时双折射现象,再透过剖析镜后产生光的干预,在屏幕上显示出具有明暗条纹的映象,依据它即可推算出构件内的应力散布情形,所以这种办法对外形庞杂的构件尤为实用.光弹性实验办法是一种光学的应力测量办法,因为测量是全域性的,所以具有直不雅性强,能有用而精确地肯定受力模子各点的主应力差和主应力偏向,并能盘算出各点的主应力数值.尤其对构件应力分散系数的肯定,光弹性实验法显得特别便利和有用.工程实际中有许多构件,例如工业中的各类机械零件,它们的外形很不规矩,载荷情形也很庞杂,对这些构件的应力进行理论剖析有时异常艰苦,往往须要实验的办法来解决,光弹性实验就是个中比较直不雅有用的一种解决办法.实验道理光弹性实验是运用光学办法研讨受力构件中应力散布情形的实验,在光测弹性仪长进行,先器具有双折射机能的透明材料制成和实际构件外形类似的模子,受力后,以偏振光透过模子,因为应力的消失,产生光的临时双折射现象,再透过剖析镜后产生光的干预,在屏幕上显示出具有明暗条纹的映象,依据它即可推算出构件内的应力散布情形,所以这种办法对外形庞杂的构件尤为实用.图1 光弹性实验的光学效应示意图如图1所示,天然光经由过程偏振器成为平面偏振光（在A1平面中）,平面偏振光垂直地射在模子上某一O 点,假如模子未受力,则光线通事后并没有转变,但假如O 点有应力,这时将消失临时双折射现象,假如图O 点的二个主应力1σ和2σ偏向已知,则平面偏振光经由过程受力模子O 点后,分化成二个与1σ及2σ偏向一致的平面偏振光,二者之间产生一光程差δ,光程差与主应力差（1σ-2σ）及模子厚度t 成正比,即：式中k 为光学常数,与模子材料及光的性质有关.分化了的二束光线经由过程剖析器后从新在BB 平面内振动,如许就产生光的于涉现象.我们知道由剖析器出来的光线强度个中λ为光的波长,I 为偏振器与模子间偏振光的强度,α为偏振平面A1与主应力1σ的夹角.由上式可见,光强I 为零时有以下四种情形：①I=0,这与实际情形不符,因为只有在无光源时I 才会是零. ② δ=0,由公式)21(σσδ-=kt 可知（1σ-2σ）=0,即1σ=2σ,相符这些前提的点称为各向同性点.假如1σ=2σ=0则称为零应力点,这种点在模子上皆为黑点（因为光强等于零）,例如纯曲折梁上中性轴上各点1σ=2σ=0,故模子中性层处为一条黑线.③sin(2α)=0,即α=n π/2(n=0,1,2,3……)这解释模子上某点主应力偏向与偏振镜光轴重合,模子上也呈黑点,这类黑点构成的持续黑线称为等倾线,等倾线上各点的主应力偏向都雷同,并且偏振镜光轴的偏向也就是主应力的偏向.④0/sin =λπδ,以公式)21(σσδ-=kt 代人,则0)21()/sin(=-σσλπkt ,于是可得图 2 圆偏振光场示意图t nf /21=-σσ (n=0,1,2,3……)上式标明,当模子中某点的主应力差值为f/t 的整数倍时,则此点在模子上呈黑点,当主应力差为f/t 的某统一整数倍的各个暗点,构成持续的黑线称为等差线（在此线上各点的主应力差均相等）.因为应力散布的持续性,等差线不但是持续的,并且它们之间还按必定的次序分列,对应于n=l 的等差线称为一级等差线或称一级条纹,对应于n=2的等差线称为二级等差线或二级条纹,依次类推,个中n 称为条纹序数,以上是依据光源用单色光讲的.假如光源用白光,则模子上具有雷同主应力差的各点则形成色彩雷同的光带,所以这时的等差线又称为等色线.由以上评论辩论可知,依据模子中消失的各向同性点.零应力点.等倾线.等差线（等色线）,借助于一些剖析盘算,就能求出模子中各点应力的大小和偏向.从上述基起源基本理可知,在运用单色光源时,等倾线与等差线都呈黑色,不轻易辨认,为了清除等倾线以获得清楚的等差线图,在光弹性仪两偏振镜之间装上二块1／4波长片,形成圆偏振光场,可把等倾线清除,只剩劣等差线,圆偏振光场如图2所示.图3-1 对径受压圆盘等差线图图3-2 对径受压圆盘等倾线图不雅察对径受压圆盘的等差线和等倾线,分离如图3-1和3-2所示.预备实验：光路调节先将光源.起偏器.检偏器.白屏依次放在导轨上,打开白光光源,细心调节各个器件的高度,使得全部光路高度比较适合.先肯定起偏器为随意率性偏振偏向,然后调节检偏器偏振偏向,使其正交,即经由过程两个偏振片后的光强为最弱.然后调剂两个偏振片的距离.不雅察实验1：不雅察光弹材料光弹特点将光弹材料放入已经调剂好偏振偏向的两偏振片中央,调节光弹材料的高度为适合.不雅察此时白屏的图像.然后拧紧光弹材料固定架上端的螺母,给光弹材料施加应力,不雅察此时白屏的图像,留意等差线（等色线）和等倾线的消失.本实验为验证性实验,没有实验数据.在不雅察进程中出实际验现象即可.实验5. 电光调制实验【实验目标】1、控制晶体电光调制的道理和实验办法;2、学会用实验装配测量晶体的半波电压,绘制晶体特点曲线,盘算电光晶体的消光比和透射率.【仪器和装配】电光调制实验体系由光路与电路两大单元构成,如图1所示：图1 电光调制实验体系构造【实验道理】某些晶体在外加电场的感化下,其折射率随外加电场的转变而产生变更的现象称为电光效应,运用这一效应可以对透过介质的光束进行幅度,相位或频率的调制,构成电光调制器.电光效应分为两种类型：(1) 一级电光 (泡克尔斯一—Pockels) 效应,介质折射率变更正比于电场强度.(2) 二级电光 (克尔一Kerr) 效应,介质折射率变更与电场强度的平方成正比.本实验运用铌酸理（LiNbO3 ）晶体作电光介质,构成横向调制(外加电场与光传播偏向垂直)的一级电光效应.图3 横向电光效应示意图如图3所示,入射光偏向平行于晶体光轴 (Z轴偏向),在平行于X轴的外加电场(E)感化下,晶体的主轴X轴和Y轴绕Z轴扭转45,形成新的主轴X’轴—Y’轴(Z轴不变),它们的感生折射率差为n,它正比于所施加的电场强度E：式中r为与晶体构造及温度有关的参量,称为电光系数.n0为晶体对平常光的折射率.当一束线偏振光从长度为l.厚度为d的晶体中出射时,因为晶体折射率的差别而使光波经晶体后出射光的两振动分量会产生附加的相位差,它是外加电场E的函数：式中为入射光波的波长;同时为测量便利起见,电场强度用晶体两面极间的电压来暗示,即U=Ed.当相位差＝时,所加电压U称为半波电压,它是一个用以表征电光调制电压对相位差影响的重要物理量.由(2)式可见,半波电压U决议于入射光的波长.晶体材料和它的几何尺寸.由(1).(2)式可得：式中0为U＝0时的相位差值,它与晶体材料和切割的方法有关,对加工优越的纯净晶体而言0＝0 .图4为电光调制器的工作道理图.由激光器发出的激光经起偏器P后只透射光波中平行其透振偏向的振动分量,当该偏振光I P垂直于电光晶体的通光概况入射时,如将光束分化成两个线偏振光,经由晶体后其X分量与Y分量的相差为 (U),然后光束再经检偏器A,产生光强为I A的出射光.当起偏器与检偏器的光轴正交(A P)时,依据偏振道理可求得输出光强为：图4 电光调制器工作道理式中x P θθα-=,为P 与X 两光轴间的夹角. 若取＝土45.,这时U 对I A 的调制造用最大,并且再由（3）式可得于是可画出输出光强I A 与相位差 （或外加电压U ）的关系曲线,即I A ~（U ）或I A ~U 如下：图5 光强与相位差（或电压）间的关系由此可见：当(U)＝2k ( 或U ＝2kU ) (k=0,1, 2,)时,I A =0当 (U)＝2k +1或U ＝(2k+1) U 时,I A = I P当 (U)为其它值时, I A 在0~I P 之间变更.因为晶体受材料的缺点和加工工艺的限制,光束经由过程晶体时还会受晶体的接收和散射,使两振动分量传播偏向不完整重合,出射光截面也就不克不及重叠起来.于是,即使在两偏振片处于正交状况,且在 45±=-=x P θθα的前提下,当外加电压U ＝0时,透射光强却不为0,即I A = I min 0U ＝U 时,透射光强却不为I P ,即 I A = I max I P由此须要引入别的两个特点参量：消光比 min max I I M = 透射率 0max I I T =式中,I o 为移去电光晶体后迁移转变检偏器A 得到的输出光强最大值. M 愈大,T 愈接近于1,暗示晶体的电光机能愈佳.半波电压U .消光比M,透光率T 是表征电光介质品德的三个特点参量.从图5可见,相位差在＝/2或(U ＝U /2 )邻近时,光强I A 与相位差 (或电压U) 呈线性关系,故从调制的实际意义上来说,电光调制器的工作点平日就选在该处邻近.图6为外加偏置直流电压与交变电旌旗灯号时间强调制的输出波形图.由图6可见,选择工作点② (U ＝U /2 )时,输出波形最大且不掉真.选择工作点① (U ＝0 ) 或③ (U ＝U )时,输出波形小且轻微掉真,同时输出旌旗灯号的频率为调制频率的两倍.图 6 选择不合工作点时的输出波形工作点的偏置可经由过程在光路中拔出一个／4波片其透光轴平行于电光晶体X轴 (相当于附加一个固定相差＝/2 )作为“光偏置”.但也可以加直流电压来实现.实验数据及结论：I正向偏压：反相偏压：Matlab仿真图：半波电压：U=528V.实验小结：实验的症结在于光路的准直,假如光路不准直,实验将无法完成.实验6. 液晶的电光效应实验道理液晶态是一种介于液体和晶体之间的中央态,既有液体的流淌性.粘度.形变等机械性质,又有晶体的热.光.电.磁等物理性质.液晶与液体.晶体之间的差别是：液体是各向同性的,分子取向无序;液晶分子有取向序,但无地位序;晶体则既有取向序又有地位序. 就形成液晶方法而言,液晶可分为热致液晶和溶致液晶.热致液晶又可分为近晶相.向列相和胆甾相.个中向列相液晶是液晶显示器件的重要材料[13].接着液晶对于晶电的光效应有如下熟悉：液晶分子是在外形.介电常数.折射率及电导率上具有各向异性特点的物资,假如对如许的物资施加电场(电流),跟着液晶分子取向构造产生变更,它的光学特点也随之变更,这就是平日说的液晶的电光效应.液晶的电光效应种类繁多,重要有动态散射型(DS).扭曲向列相型(TN).超扭曲向列相型(STN).有源矩阵液晶显示(TFT).电控双折射(ECB)等.个中运用较广的有：TFT型───重要用于液晶电视.笔记本电脑等高级产品;STN型 2 ───重要用于手机屏幕等中档产品;TN型───重要用于电子表.盘算器.仪器内心.家用电器等中低档产品,是今朝运用最广泛的液晶显示器件.TN 型液晶显示器件显示道理较简略,是STN.TFT等显示方法的基本.本仪器所运用的液晶样品即为TN型.无外电场感化时,因为可见光波长远小于向列相液晶的扭曲螺距,当线偏振光垂直入射时,若偏振偏向与液晶盒上概况分子取向雷同,则线偏振光将随液晶分子轴偏向逐渐扭转90o,平行于液晶盒下概况分子轴偏向射出;若入射线偏振光偏振偏向垂直于上概况分子轴偏向,出射时,线偏振光偏向亦垂直于下概况液晶分子轴;当以其他线偏振光偏向入射时,则依据平行分量和垂直分量的相位差,以椭圆.圆或直线等某种偏振光情势射出.对液晶盒施加电压,当达到某一数值时,液晶分子长轴开端沿电场偏向竖直,电压持续增长到另一数值时,除附着在液晶盒高低概况的液晶分子外,所有液晶分子长轴都按电场偏向进行重分列,TN型液晶盒90o旋光性随之消掉.[13][13]若将液晶盒放在两片平行偏振片之间,其偏振偏向与上概况液晶分子取向雷同.不加电压时,入射光经由过程起偏器形成的线偏振光,经由液晶盒后偏振偏向随液晶分子轴扭转900,不克不及经由过程检偏器;施加电压后,透过检偏器的光强与施加在液晶盒上电压大小的关系见图6-1;个中纵坐标为透光强度,横坐标为外加电压.最大透光强度的10%所对应的外加电压值称为阈值电压(U th),标记了液晶电光效应有可不雅察反响的开端(或称起辉),阈值电压小,是电光效应好的一个重要指标.最大透光强度的90%对应的外加电压值称为饱和电压(U r),标记了获得最大比较度所需的外加电压数值,U r小则易获得优越的显示后果,且下降显示功耗,对显示寿命有利.比较度D r=I max/I min,个中I max为最大不雅察(接收)亮度(照度),I min为最小亮度.陡度β=U r/ U th即饱和电压与阈值电压之比.图6-2 液晶电光效应参考图[13]TN型液晶显示器件构造参考图6-2,液晶盒高低玻璃片的外侧均贴有偏光片,个中上概况所附偏振片的偏振偏向老是与上概况分子取向雷同.天然光入射后,经由偏振片形成与上概况分子取向雷同的线偏振先,入射液晶盒后,偏振偏向随液晶分子长轴扭转900,以平行于下概况分子取向的线偏振光射出液晶盒.若下概况所附偏振片偏振偏向与下概况分子取向垂直(即与上概况平行),则为黑底白字的常黑型,不通电时,光不克不及透过显示器(为黑态),通电时,900旋光性消掉,光可经由过程显示器(为白态);若偏振片与下概况分子取向雷同,则为白底黑字的常白型,如图6-2所示构造.TN-LCD可用于显示数字.简略字符及图案等,有选择的在各段电极上施加电压,就可以显示出不合的图案.实验仪器μW).实验步调在做实验之前须要将实验仪器放置在光学导轨上,光学导轨上依次为：氦氖激光器-偏振片-液晶盒-偏振片-光电探测器(带可调光阑).打开氦氖激光器,调节各元件高度,尽量使激光依次穿过个光学元件中间,最后打在光功率测试仪的探头上.调剂光路,打开光功率测试仪,扭转两片偏振片,可不雅察到光功率计数值大小变更,若最大透射光强小于200μW,可扭转氦氖激光器机身,使最大透射光壮大于200μW最后调节偏振片正交至透射光强值达到最小.打开液晶盒的控制电箱,此时液晶是最黑状况.按一下“调节”按钮,此时液晶为透光状况,此时加在液晶上的电压为 5.1V.此时开端记载光功率测试仪读数,然后逐次按“调节”按钮,每次增长的电压为0.2伏,液晶状况完成一个透光——最黑状况,共有16个档位.最后全黑时的电压为8.4伏.作电光曲线图,纵坐标为透射光强值,横坐标为外加电压值.依据作好的电光曲线,求出样品的阈值电压U th (最大透光强度的10%所对应的外加电压值).饱和电压Ur(最大透光强度的90%对应的外加电压值).比较度D r(D r=I max/I min)及陡度β(β=U r/ U th).演示黑底白字的常黑型TN-LCD.拔掉落液晶盒上的插头,光功率计显示为最小,即黑态;将电压调至8.4V阁下,连通液晶盒,光功率计显示最大数值,即白态.数据记载及处理下图为盘算机模仿出实验数据得出的图形,图形根本相符请求,验证了液晶电光效应.因为在液晶面板的两头参加了两个偏振偏向互相垂直的偏振板.故而实验在电压较低的时刻光壮大,电压较高的时刻光强小.。

2008 级光电子技术1．在单缝衍射中，设缝宽为 a ，光源波长为 λ ，透镜焦距为f ′，则其衍射暗条纹间距 e 暗 = f ，条纹间 a距同时可称为线宽度。

2．当保持入射光线的方向不变，而使平面镜转 15°角，则反射光线将转动30° 角。

3．光线通过平行平板折射后出射光线方向 __不变 _ ___ , 但会产生轴向位移量，当平面板厚度为 d ，折射率为 n ，则在近轴入射时，轴向位移量为 d (1 1 。

) n4．在光的衍射装置中，一般有光源、衍射屏、观察屏，则衍射按照它们距离不同可分为两类，一类为 菲涅耳衍射，另一类为 夫琅禾费衍射 。

5．光轴是晶体中存在的特殊方向 , 当光在晶体中沿此方向传播时不产生双折射。

n <n 的单轴晶体称为负单eo轴晶体 。

6．1/4 波片的附加相位差为 (2m 1) m 0, 1, 2,... , 线偏振光通过 1/4 波片后， 出射光将变为 椭圆 2偏振光或圆片遮光 。

7．单个折射球面横向放大率 β = nl，当 -1< β <0 时，成像性质为物像处于球面的两侧， 成倒立缩小像。

n l8．两列波相干的条件 有方向相同的振动分量 、振动频率相同 、 相位差稳定 _。

9. 假设光波的偏振度为 p ，则 p=0 时表示 自然光， p=1 时表示线偏振光 ,0<p<1 时表示部分偏振光。

10. 菲涅尔圆孔衍射图样的中心点可能是明的，也可能是暗的，而夫琅和费衍射图样的中心点是明 的。

11. 光波的振动方向与传播方向互相垂直 , 所以光波是横波 。

12. 当自然光以布儒斯特角入射至两各向同性介质界面上，其反射光为线偏振光，折射光为_部分 偏振光。

13. 光线通过双平面镜后，其入射光线与出射光线的夹角为50°，则双平面镜的夹角为 25° 。

14. 在迈克尔逊干涉仪中，用单色光源直接照明，若反射镜 M 、 M 严格垂直，则此时发生 等倾（等倾或等 1 2厚）干涉，可观察到中央或明或暗的一系列同心圆环，圆环中央疏、边缘密_（描述条纹特点） , 若M1 ’ 间的厚度每减少 的距离 , 在条纹中心就消失 一个条纹。

1．在单缝衍射中，设缝宽为a ，光源波长为λ，透镜焦距为f ´，则其衍射暗条纹间距e 暗=f aλ'，条纹间距同时可称为线宽度。

3．光线通过平行平板折射后出射光线方向__不变_ ___ ,但会产生轴向位移量，当平面板厚度为d ，折射率为n ，则在近轴入射时，轴向位移量为1(1)d n- 。

4．在光的衍射装置中，一般有光源、衍射屏、观察屏，则衍射按照它们距离不同可分为两类，一类为 菲涅耳衍射，另一类为 夫琅禾费衍射 。

5．光轴是晶体中存在的特殊方向,当光在晶体中沿此方向传播时不产生双折射。

n e <n o 的单轴晶体称为负单轴晶体 。

6．1/4波片的附加相位差为(21)0,1,2, (2)m m π+=±±,线偏振光通过1/4波片后，出射光将变为 椭圆偏振光或圆片遮光 。

8．两列波相干的条件 有方向相同的振动分量 、振动频率相同 、 相位差稳定_。

9.假设光波的偏振度为p ，则p=0时表示 自然光，p=1时表示线偏振光,0<p<1时表示部分偏振光。

10.菲涅尔圆孔衍射图样的中心点可能是明的，也可能是暗的，而夫琅和费衍射图样的中心点是明 的。

11.光波的振动方向与传播方向互相 垂直 ,所以光波是横波 。

12.当自然光以布儒斯特角入射至两各向同性介质界面上，其反射光为线偏振光，折射光为_部分 偏振光。

14.在迈克尔逊干涉仪中，用单色光源直接照明，若反射镜M 1、M 2严格垂直，则此时发生 等倾（等倾或等厚）干涉，可观察到中央或明或暗的一系列同心圆环，圆环中央疏、边缘密_（描述条纹特点）,若M 1与M 2’间的厚度每减少2λ的距离,在条纹中心就消失 一个条纹。

17.一般获得相干光的方法有两类：分波面法和 分振幅法 。

18.牛顿环是一种等厚（等倾或等厚）干涉条纹，反射式牛顿环中心总是暗（亮或暗）的。

20．迈克耳逊干涉仪的一个反射镜移动0.33mm 时，测得条纹变动192次，则所用光源的波长为3437.5nm 。