大学物理试验讲义试验06光的偏振试验

实验 07 光的偏振实验光波是特定频率范围内的电磁波。在自由空间中传播的电磁波是一种横波，光波的偏振特性清楚地显示了光的横波性，是光的电磁理论的一个有力证明。本实验研究光的一些基本的偏振特性，通过实验深入学习有关光的偏振理论。【实验目的】1、 理解偏振光的基本概念，偏振光的起偏与检偏方法；2、 学习偏振片与波片的工作原理与使用方法。【仪器用具】SGP-2A 型偏振光实验系统【实验原理】1、光波偏振态的描述一般用光波的电矢量（又称光矢量）的振动状态来描述光波的偏振。按光矢量的振动状态可把光波偏振态大体分成五种：自然光、线偏振光、部分偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。这里重点讨论偏振光的描述。一个单色偏振光可分解为两个偏振方向互相垂直的线偏振光的叠加，即Ex  a1 cost（1）E  a cos(t )2y式中 为 x 方向偏振分量相对于 y 方向偏振分量的位相延迟量，a1 、a2 分别是两偏振分量的振幅， 为光波的圆频率。a2 、对于单色光，参数a1 、以下讨论中，取a1、a2  0 ， 就完全确定了光波的偏振状态。     。当   0， 时 ， 式 （ 1 ） 描 述 的 是 一 个 线 偏 振 光 ， 偏 振 方 向 与 x 轴 的 夹 角  arctan(a2 cos) 称为线偏振光的方位角（如图 1 所示）。a1EyEya2a2Oa1Exa1OEx  0  EyEyOExOEx  /2   / 2图 1 线偏振光图 2 圆偏振光E y当   / 2， / 2 且a1  a2 时，式（1）描述的是a2Oa1E x图 3 椭圆偏振光一个圆偏振光，其特点是光矢量为角速度 旋转，光矢量的端点的轨迹为一圆。 的正负决定了光矢量的旋向，   / 2时为右旋圆偏振光，   / 2时为左旋圆偏振光（迎着光的方向观察，如图 2 所示）。除了上述特殊情况，式（1）表示的是椭圆偏振光（如图 3 所示）。偏振的一个重要应用是研究光波通过某个光学系统后偏振状态的变化来了解此系统的一些性质。2、偏振片和马吕斯定律偏振片有一个透射轴（即偏振化方向）和一个与之垂直的消光轴，对于理想的偏振片，只有光矢量振动方向与透射轴方向平行的光波分量才能通过偏振片。因此光波通过偏振片后，将变成光矢量沿透射轴方向振动的线偏振光，因此利用偏振片可以产生线偏振光。自然光I0A0线偏振光I1A2. .A1I2P1P2图 4 线偏振光的产生和检...