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偏振光实验报告仿真 i大学物理仿真实验/i 课程：系另上专业班级： 大学物理仿真实验电信学院 实验报告 物理仿真实验 实验名称：偏振光实验 实验报告日期：2009年11月28日学号：******** *********** i大学物理仿真实验/i 姓名：*******教师审批签字1.实验原理： 偏振光原理： 按电磁波理论，光是横波，它的振动方向和光的传播方向垂直.实际中最常见的光的偏振态大体为五种，即自然光、线偏振光、部分偏振光、圆偏娠光和椭圆偏振光. 自然光是各方向的振幅相同的光。对自然光而言，它的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内可取所有可能的方向，没有一个方向占有优势.若把所有方向的光振动都分解到相互垂直的两个方向上，则在这两个方向上的振动能量和振幅都相等。 线偏振光是在垂直于传播方向的平面内，光矢量只沿一个方向振动。起偏器是将非偏振光变成线偏振光的器件；检偏器是用于鉴别光的偏振光状态的器件。常见的起偏或检偏的元件构成有两种： 偏振片：它是利用聚乙烯醇塑胶膜制成，它具有梳状长链形结构分子，这些分子平行排列在同一方向上，此时胶膜只允许垂直于排列方向的光振动通过，因而产生线偏振光. 光学棱镜：如尼科耳棱镜、格兰棱镜等，它是利用光学双折射的原理制成的；3.部分偏振光： 除了自然光和线偏振光外，还有一种偏振状态介于两者之间的光.如果用偏振片去检验这种光的时候，随着检偏器透光方向的转动，透射光的强度既不象自然光那样不变，又不象线偏振光那样每转900。交替出现强度极大和消光.其强度每转900也交替出现极大和极小，但强度的极小不是0(即不消光)。从内部结构看，这种光的振动虽然也是各方向都有，但不同方向的振幅大小不同，具有这种特点的光，叫做部分偏损光 我们假定波是沿z轴传播的，在图中它垂直纸面迎面而系.这时若电矢量按逆时针方向旋转，我们称为左旋 i大学物理仿真实验/i 圆偏振光。若顺时针旋转，称为右旋圆偏振光。 5.椭圆偏振光 电矢量的端点在波面内描绘的轨迹为一椭圆的光，叫椭圆偏振光。椭圆运动也可看成是两个相互垂直的线偏振光的合成，只是它们的振幅不等，或位相差不等于士n/2。 椭圆长、短轴的大小和取向，与振幅Ax,Ay和位相差都有关系。可以看出线偏振光和圆偏振光都是椭圆偏振光的特例，常用波晶片把椭圆偏振光转换为线偏振光。 椭圆偏振光退化为圆偏振光的条件是：Ax=Ay和=±n/2。 椭圆偏振光退化为线偏振光的条件是：Ax=0，或Ay=0，或=0，士n。椭圆偏振光也有左、右旋之分，其定义与前面圆偏振光的定义相同。 波晶片：又称位相延迟片，是从单轴晶体中切割下来的平行平面板，由于波晶片内的速度vo,ve不同，所以造成o光和e光通过波晶片的光程也不同.当两光束通过波晶片后o光的位相相对于e光多延迟了△=2n(n0-n1)d/入，若满足(ne-no)d=±X/4，即△二士n/2我们称之为X/4片，若满足(ne-no)d=±X/2，即△二士n，我们称之为X/2片，若满足(ne-no)d二士入，即A=2n我们称之为全波片。 布儒斯特定律： 自然光以任意入射角i入射于两种各向同性的透明介质的分界面商。一般情况下，反射光和入射光分别是部分偏振光，垂直于入射面振荡的电矢量在反射光中占主要地位。在入射面上振荡的电矢量在折射光中占主要地位。有一特殊入射角b,当i=b时，反射光线垂直于折射光线（i+b=n/2），反射光变成完全偏振光。该现象最早在1815年为布儒斯特所发现，我们称之为布儒斯特定律，b叫做布儒斯特角，满足下列方程：其中n1，n2是相邻两种媒质的折射率。 i大学物理仿真实验/i 改变射向晶体的入射光线的方向，可以找到一个确定的方向，沿着这一方向，o光和e光传播速度相等，折射率相同，不产生双折射现象，这个方向叫做光轴。只有一个光轴的晶体叫做单轴晶体（如方解石、石英等），有两个光轴的晶体称为双轴晶体（如云母、硫磺等）。 包含光轴和任一光线的平面，称做对应于该光线的主平面。O光的电矢量的振动方向垂直于主平面。e光电矢量的振动方向在它的主平面内。 本实验用来获得偏振光的仪器叫做格兰棱镜。格兰棱镜是由两面三块方解石棱镜构成的，二棱镜间的空气隙，方解石的光轴平行于棱镜的棱。自然光垂直于界面射入棱镜后分为o光和e光，。光在空气隙上全反射，只有e光透过棱镜射出 马吕斯定律： 马吕斯在1809年发现，完全线偏振光通过检偏器后的光强可表示为I1=I0cos2a其中的a是检偏器的偏振方向和入射线偏振光的光矢量振动方向的夹角： 实验仪器： 半导体激光器，起偏器，检偏器，1/4波片，光电探测器，光电探测器台，光电流放大器，光屏，光具座。 实验内容： 根据马吕斯定律测定光电池的线性响应： i大学物理仿真实验/i P1:起偏器，方位不变 P2：检偏器，改变其方位以得到不同强度的