PPT-偏振光

实验：偏振光的观察与应用基础部-物理实验室预备问题（待定）1、两片正交偏振片中间再插入一偏振片会有什么现象？怎样解释？2、两片1/4波片组合可否做成半波片？偏振光的观察与应用•实验学时：2学时•实验目的1.观察光的偏振现象，认识偏振现象的基本规律；2.了解椭圆偏振光、圆偏振光的产生和各种玻片的作用。在光波中，能够引起人眼视觉的是电矢量E，所以通常用电矢量E代表光的振动方向。一般我们将E称为光矢量。实验原理：光-电磁波实验原理：光的五种偏振态自然光线偏振光(平面偏振光)部分偏振光实验原理：光的五种偏振态xyz右旋圆偏振光在三维空间中电矢量左旋yx0xy实验原理：五种偏振态的产生方法1）自然光：天然光源、一般人造光源2）部分偏振光：折射3）线偏振光：▲利用偏振片▲利用反射和折射▲利用晶体双折射4）圆偏振光与椭圆偏振光：线偏振光+1/4波片六角形长对角线方向为光轴E自然光入射线偏振光出射1mm厚的电气石晶体可把垂直于光轴振动的光矢量全部吸收！天然偏振片：人造偏振片：透明聚乙烯醇片，强烈吸收某一方向上的光振动，透射光成为线偏振光。优点：造价低廉；面积大，通光孔径大；轻便。实验原理：线偏振光-起偏器与检偏器实验原理：形象说明偏振片原理透振方向无光！腰上横别扁担进不了城门！起偏检偏起偏器1P检偏器2P马吕斯定律强度为的线偏振光通过检偏振器后,出射光的强度为0I20cosII0I02IEα//cosEEsinEEP1P2I？20cos2I实验原理：线偏振光-马吕斯定律n1n2220ii反射光为光矢量垂直于入射面的完全偏振光i2π/2i0透射光为部分偏振光120nntgii0称为起偏振角—布儒斯特角实验原理：线偏振光-反射法【光学玻璃】．．．．．．．．．．．．．．．．．．pi自然光以布儒斯特角入射到玻璃片堆(由二十多个玻璃片组成)上,反射光是振动面垂直于入射面的线偏振光.透射光偏振度非常高,也可视为线偏振光,振动面平行于入射面.实验原理：线偏振光-折射法【玻璃堆】寻常光（o光）——遵守折射定律的光线，振动方向垂直于主截面非常光（e光）——不遵守折射定律的光线，振动方向平行于主截面（一般情况，非常光线不在入射面内）实验证明：O光和光均为线偏振光.eBCoDeeo光轴主截面实验原理：线偏振光-双折射晶体111222ecoscososincosEExEtEEyEt光：光：22221212212122cossinxyxyEEEE142玻片，引入相位差2222121xyEE讨论：实验原理：圆偏振光与椭圆偏振光——线偏振光+1/4波片实验仪器激光器光屏实验仪器起偏器、检偏器¼波片生物的生理机能与偏振光人的眼睛对光的偏振状态是不能分辨的，但某些昆虫的眼睛对偏振却很敏感。比如蜜蜂有五只复眼，三只长在头顶上、两只长在头正面，每个复眼包含有6300个六边形小眼，这些小眼能根据太阳的偏光确定太阳的方位，然后以太阳为定向标来判断方向，所以蜜蜂可以准确无误地把它的同类引到它所找到的花丛。再如在沙漠中，如果不带罗盘，人是会迷路的，但是沙漠中有一种蚂蚁，它能利用天空中的紫外偏光导航，因而不会迷路。珠宝鉴定区分寻常光与非常光实际应用：偏振光的应用（B）偏光镜消除了反射偏振光，使玻璃门内的人物清晰可见（A）玻璃门表面的反光很强镜头偏光镜——消除反光、使色彩更亮丽实际应用：偏振光的应用3D电影人的双眼因为相距有一定距离60-65毫米，所以在看特定事物的时候，用左眼看到的影像和用右眼看到的影像有所不同。3D拍摄通过两台摄像机模拟人眼角度，拍左眼和右眼的画面。很重要的问题是确保两个摄像机之间的光圈、焦距和亮度一致，否则拍出来的两个画面人眼看起来会有很多不适的感觉。实际应用：偏振光的应用3D电影放映时利用两台放映机，每架放映机前各装一块方向垂直的偏振片，把两个视点的图像同步放映，使这略有差别的两幅图像显示在银幕上。这两台放映机的偏振光反射到观众处，偏振光方向不改变，观众使用对应上述的偏振光的偏振眼镜观看，即左眼只能看到左机映出的画面，右眼只能看到右机映出的画面，这些画面经过大脑综合后，便会显出“深度”来。左眼——“非左无视”右眼——“唯右是瞻”实际应用：偏振光的应用线偏振光的产生检偏器自然光I0....光强不变I=I0/2若入射光是部分偏振光将会观察到什么现象？实验内容1：线偏振光的产生....起偏器检偏器自然光线偏振光光强变化！有消光！两偏振片的偏振化方向相互垂直时光强为零——消光！实验内容：线偏振光的产生¼波片...起偏器检偏器自然光线偏振光光轴方向=30偏振态？旋转检偏器看到什么现象？思考：时，经过1/4波片后的光的偏振态分别如何？旋转检偏器你将看到什么现象？=45=60=75=90180两明两暗！线偏振光！偏振态？椭圆偏振光！实验内容：圆偏振光、椭圆偏振光的产生??¼波片C1..起偏器P1自然光线偏振光光轴方向=45实验内容：自然光、圆偏振光的区分检偏器P2¼波片C2圆偏振光线偏振光光强变化！有消光！圆偏振光+1/4波片C2+检偏器?..自然光实验内容：自然光、圆偏振光的区分¼波片C2自然光+1/4波片C2+检偏器自然光..检偏器光强不变部分偏振光、椭圆偏振光的区分？注意事项不要让激光照射或反射到人眼中，以免损伤眼睛。所有仪器的光学平面都严禁触摸和用任何东西随意擦拭，实验完毕后按规定位置放置。思考题（待定）1、两片正交偏振片中间再插入一偏振片会有什么现象？怎样解释？答：若插入的偏振片跟两个正交的偏振片中其中一个平行，没有出射光产生，因为插入的偏振片对光的选择没有产生影响；若插入的偏振片不跟两个正交的偏振片平行，则有出射光产生，因为透过插入的偏振片出来的光的振动方向跟插入的偏振化方向一致，跟后面的偏振片不垂直，因此有出射光产生。2、两片1/4波片组合可否做成半波片？答：可以（补充答案！）演示实验+学生实验实验内容：偏振光的观察与应用北华航天工业学院基础部-物理实验室