偏振光的观测和检验资料
【实验目的】
1.观察光的偏振现象,加深对偏振光的理解.
2.掌握产生和检验偏振光的原理和方法.
3.观察光的旋光现象,学习用旋光仪测定糖溶液的浓度。
【实验仪器】
氦氖激光器,偏振片(或尼科耳棱镜),半波片,1/4波片,硅光电池,灵敏电流计,减光板,玻璃片.
【实验原理】
能使自然光变成偏振光的装置或器件称为起偏器.用来检验偏振光的装置或器件称为检偏器.实际上,能产生偏振光的器件,同样可用作检偏器.
1.平面偏振光的产生
(1)由反射和折射产生偏振
自然光在透明介质(如玻璃)上反射或折射时,其反射光和折射光为部分偏振光.当入射角为布儒斯特角(即:入射角满足,为透明介质折射率)时反射光接近于完全偏振
光,其偏振面垂直于入射面.
(2)由二向色性晶体的选择吸收产生偏振
有些晶体(如电气右、人造偏振片)对两个相互垂直振动的电矢量具有不同的吸收本领,称为二向色性.当自然光通过二向色性晶体时,其中一部分的振动几乎被完全吸收,而另一部分的振动几乎没有损失,因此,透射光就成为平面偏振光.利用偏振片可以获得截面较宽的偏振光束,而且造价低廉,使用方便.但偏振片的缺点是有颜色,光透过率稍低.
(3)由晶体双折射产生偏
振
当自然光入射于某些各向异性晶体时,在晶体内折射后分解为两束平面偏振光(o 光、e光),并以不同的速度在晶体内传播,可用某一方法使两束光分开,除去其中一束,剩余的一束就是平面偏振光.尼科耳(Nicol)棱镜是这类元件之一.它由两块经特殊切割的方解石晶体,用加拿大树胶粘合而成.偏振面平行于晶体的主截面的偏振光可以透过尼科耳棱镜,垂直于主截面的偏振光在胶层上发生全反射而被除掉.
2.圆偏振光和椭圆偏振光的产生
如图1所示,当振幅为A的平面偏振光垂直入射到表面平行于光轴的双折射晶片时,
若振动方向与晶片光轴的夹角为,则在晶片表面上o光和e光的振幅分别为
和,它们的位相相同.在晶片中,o光与e光传播方向相同,由于传播速度不同,
经过厚度为d的晶片后,o光与e光之间将产生位相差:
其中表示光在真空中的波长,和分别为晶体中o光与e光的折射率.