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1、实验报告PB09214023葛志浩PB09214047卢惫2011-11-22得分：实验题目：偏振光的观察与研究实验目的：1.观察光的偏振现象，加深偏振的基本概念。2.了解偏振光的分类以及产牛和检验方法，掌握马吕斯定律。3.观测布倫斯特角及测定玻璃折射率。4.观测椭圆偏振光和圆偏振光。实验仪器：激光器，起偏器，检偏器，硅光电池，1/4波片，光电流放大器，分束板。实验原理：一，偏振光的基本概念和分类光的偏振是指光的振动方向不变，或光矢量末端在垂直于传播方向的平而上的轨迹呈椭圆或圆的现象。光有五种偏振态：自然光（非偏振光），线偏振光，部分偏振光，圆偏振光,椭圆偏振光二，产生偏振
2、光的方法：1,利用光在界而反射和透射时光的偏振现彖。反射光中的垂总于入射而的光振动（称s分量）多于平行于入射而的光振动（称p分量）；而透射光则匸好相反。在改变入射角的吋候，出现了一个特殊的现象，即入射角为一特定值（称为布雷斯特角）时，反射光成为完全线偏振光（s分量）。折射光为部分偏振光，而且此时的反射光线和折射光线垂直，这种现象称Z为布儒斯特定律。该方法是可以获得线偏振光的方法之一。通过测量介质的布雷斯特角可以得到介质的折射率。(1)2,利用光V棱镜，如尼科尔棱镜，格兰棱镜等。3,利用偏振片。三，改变光的偏振态的元件——波品片。平面偏振光垂肓入射晶片，如果光轴平行于晶片表曲
3、，会产生比较特殊的双折射现象,这时非常光e和寻常光o的传播方向是一致的，但速度不同，因而从晶片出射时会产生相位差。线偏振光垂直入射1/4波片，其振动方向与波片光轴成角〃，则出射光的偏振态与&的关系如下：光轴方向TT1,0=0或仝时，出射光为线偏振光；27T2,0-—时，出射光为圆偏振光；43,&为其它值时，出射光为椭関偏振光。利用偏振片可以由自然光得到线偏振光,利用1/4波片可以由线偏振光得到圆偏振光和椭圆偏振光。四，马吕斯定律：I=I0cos2^（2）实验内容及步骤：一，调节仪器和观察消光现彖。如图（一）所示放置好实验仪器，旋转P2,观察岀射光强的变化。激光器P1P2光屏
4、图（一）二，验证马吕斯定律。如图（二）所示放宜好实验仪器，将P1度盘读数调为0,旋转P2,记录P2度盘读数&和DI,D2光电流读数1卩I2oP1分束板P2D1图（二）三，根据布雷斯特定律测定介质的折射率。如图（三）所示放置好实验仪器，调节P1使D2读数最小，再调节样品角度Q使D2最小。激光器分束板IP11)1图（三）四，产生和检验関偏振光和椭闘偏振光。TL7TTC7T如图（四）所示放置好实验仪器，使P1和1/4波片光轴夹角〃分别0,-6432旋转P2,观察D读数变化。判断1/4波片后出射光的偏振态。激光器P11/4波片'0P2图（四）实验记录及数据处理：一，观察消光现象。
5、7T当Pl,P2光轴方向夹角为0吋，出射光强最大，当夹角由0变化至一吋，光强逐渐减27T小，在夹角达到一时出现消光现象c2二，验证马吕斯定律。I,测量值以及相应的曲。和¥的计算值如下表所示00n1271~67n5”12n2cos%1.0000.9330.7500.5000.2500.0670.000I](uA)16.016.016.016.016.016.016.0I2(uA)16.816.012.3&24.51.30」I21.0501.0000.7690.5120.2810.0810.006利用Origin做出*・cos%曲线如下图所示:,2■BLinearFitofDa
6、talBOSHsxvA0.00.20.40.60.8XAxisTitle1.0由上图可知在误差允许的范围内半与EC成正比，即验证了马吕斯定律。三，根据布雷斯特定律测定介质的折射率。六次测得的布雷斯特角Q分别为57.5°55.9°56.0°56.8°56.l°56.0°=56.4°=0.984_57.5°+559+56.0°+56.8°+56.1°+56.0°a=6{(57.5°・56.4°)2+(55.9°・56.4°尸+(56.0°・56.4°)2+(56.8°・56.4°F+(56.1°・56・4°严(560・564°尸=0.6°=0.24°UB=^=空-=0.020°
7、“CV6取置信概率P=0.95,则Ua==J(257X0.24°)2+(1.96X0.020°尸=0.6°=0.010故有n=tga=tgO.984=1.505,对n=tga两边取微分，得写成不确定度符号，得从而dn=dacos2aUn=cos2an=1.51±O.O30.010cos20.984=0.03op=0.95四，产生和检验圆偏振光和椭圆偏振光。&取不同值时，转动P2,出射光强变化现象及相应的1/4波片后出射光的偏振态如下表所示：e071671~47T~371~2出射光强变化情况光强变化R消光光强变化不消
