偏振光学实验

第1 页 偏振光学实验 【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 【实验原理】 1 ．光波偏振态的描述 一个单色偏振光可以分解为两个偏振方向互相垂直的线偏振光的叠加，即 12coscos()xEatEat ① 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，12a a、分别是两偏振分量的振幅， 为光波的圆频率。 对于单色光，参 数12a a、、  就完全 确定了 光波的偏振状 态。 以下讨 论中取120a a、，02 。 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12arctan(cos)aa称为线偏振光的方位角（如图 1 所示）。 当/ 2,/ 2且12aa时，式（1）描述的是一个圆偏振光，其特点是电矢量以角速度 旋转，电矢量的端点的轨迹为一圆。  的正负决定了电矢量的旋向，/ 2时为右旋偏振光， / 2 时为左旋偏振光（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） 图 1：线偏振光 图 2：圆偏振光 图 3：椭圆偏振光 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 偏振片主要有主透射率和消光比两个主要性能指标。记沿透射轴方向振动的光波的光强透射率和沿消光轴方向振动的光波的光强透射率分别为1,2T T ，二者之比为消光比 e。 第 2 页 21/eTT ② 振动方向和透射轴方向成 角的线偏振光经过偏振片后透射率为 2122() cosTTTT ③（即马吕斯定律） 实验中利用两个主透射率相同的偏振片来测量消光比 e。 min12222max1222() / 21ITT TeeITTTe 实验中所用偏振片的消光比 e 在451010量级。因此光波通过偏振片后仍可近似看成是偏振光。通常把产生线偏振光的偏振片叫起偏器，用以分析光的偏振器叫检偏器。当检偏器和起偏器透射轴平行时，透射光强最大。二者垂直时，会产生消光现象。用这种方法就可以进行线偏振光的检测。 在本实验中用检偏器和光强探测器来分析。用光强探测器示值可确定出椭圆长轴方位角 和光强的极值比22m inm ax//baII。 3 . 延迟器和波片 常用的延迟器是由双折射材料制成的光学元件。他有两个互相垂直的特定方向，快轴和慢轴。光线传播时...