偏振光的研究(课题实验)

偏振光的研究(课题实验)

课前思考

1. 线偏振光的产生

能够产生线偏振光的方法有哪些？设计相应的实验方法，画出光路图，列出所需实验器材。

2. 马吕斯定律

何为马吕斯定律？如何验证马吕斯定律？思考实验中可能存在哪些干扰因素？如何减少其影响？

3. 反射光与折射光的偏振特性

自然光入射两种介质界面时，反射光与折射光各有何偏振特性？何为布儒斯特定律？如何测布儒斯特角？设计光路及操作步骤，思考如何通过反射光的偏振特性确定未知偏振方向偏振片的偏振化方向。

4. 波片的性质及应用

何为波片？半波片和1/4波片各有何特性？波片对偏振光的作用有哪些？

物质的旋光特性

什么是旋光现象？旋光物质有哪些？旋光特性有哪些实际应用？

5. 半导体激光器的偏振特性

初步了解半导体激光器的工作原理，设计方案测量半导体激光器出射光的偏振度（光的偏振度： 在部分偏振光的总强度中，完全偏振光所占的成分叫做偏振度。 偏振度的数值愈接近1，光线的偏振化程度就越高。）

6. 偏振光的干涉

偏振光的干涉现象是如何产生？偏振光的干涉有哪些实际应用？

课题任务

1. 光的偏振特性 — 验证马吕斯定律

利用现有仪器验证马吕斯定律，记录角度变化与对应功率值（测量范围0°— 360°，每10°间隔测量），做出角度与功率关系曲线，并将实验值与理论值进行比较，计算其相对误差，对结果加以分析和评价。

注意：由于半导体激光具有偏振性，转动起偏器，观察其后的接收白屏，在光强相对较大时进行实验。建议光功率计探头光阑置于φ6 ，尽量使光束全部进入探头，并锁紧所有螺钉。

2.光的偏振特性 —反射光的偏振特性

通过观察棱镜材料表面反射光的偏振特性，加深对其理解，测量出布儒斯特角，并确定偏振片的偏振方向，计算棱镜材料的折射率。

采用半导体激光器、偏振片、1/4波片、白屏、布儒斯特转角装置及光功率计。各实验器件放置应易于操作、便于观察，注意调节各光学器件等高同轴。

利用起偏器和

1/4波片产生圆偏

振光，其后放置布

儒斯特转角装置及

转接杆，在转接杆上放置检偏器及光探头，使光探头卡在杆上凹槽中，调节高度至激光射入探头光阑

中。在光学转动平台上放置好棱镜，使光学表面穿过转动平台中心。转动平台，使棱镜表面垂直于入射光，记下此时转动平台的位置值。再次转动平台，利用转接杆用白屏追踪反射光斑，同时转动检偏器，仔细观察反射光的偏振态，测量光强变化情况，了解入射角与偏振态的关系，找到反射光为线偏振光时的位置，记下此时转动平台的位置值，此时的入射角为布儒斯特角。

2. 物质的旋光特性

将旋光晶体置于已消光的起偏器与检偏器间，观察旋光现象，测出旋光率（对于晶

体而言，振动面旋转的角度ψ与晶片的厚度d成正比，即ψ=αd其中比例系数α称为该晶体的旋光率，它与入射光的波长有关）。

3. 半导体激光器的偏振特性

通过偏振片观察半导体激光器的偏振特性，记录其功率最大值和最小值，以及所对应的角度，求

出半导体激光的偏振度。

4. 波片的性质及应用

a．1/4波片的作用：将方向未知的1/4波片的光轴方向定位，并利用已定位的1/4波片对偏振光进

行综合观察与鉴别，加深对其性质及偏振光相关知识的理解。

采用半导体激光器、偏振器、1/4波片，调节光学器件的同轴等高。

将1/4波片置于已消光的起偏器与检偏器间，转动1/4波片一周观察消光位置，确定1/4波片光轴

方向，改变1/4波片的光轴方向与起偏器的偏振方向之间的夹角a（a分别取0°，15°，45° 180°），每取一个a值，检偏器转动一周，观察输出光的光强变化并加以解释，如下表完成所列任务。

b．1/2波片的作用：将方向未知的半波片的光轴方向定位，并利用已定位的半波片对偏振光进行观

察，加深对其性质的理解。

实验注意事项

1． 注意光路的同轴等高调节。本实验中为了兼顾后续实验对光源的高度要求，开始调节时将光

源高度尽可能调高。

2． 注意光学器件的规范使用。使用光学元件应轻拿轻放，切勿用手触碰光学表

面，使用完毕后应及时放回元件盒内对应位置。

3． 使用激光光源时，切勿用眼睛直视激光！

附录1：激光功率计使用说明书

OPT-1A型激光功率指示计是一种数字显示的光功率测量仪器，采用硅光电池作为光传感器，针对

650nm波长的激光进行了标定，用于测量该波段的激光功率。如图：

1. 表头 ：3位半数字表头，用于显示光强的大小。

如测得光强为1.732mW，则采用2mW量程。可调档显示的是光强相对值。

3. 调零：调零时应遮断光源，旋动调零旋钮，使

零。

4. 12档光阑探头：该光探头在硅光电池前加上

光阑（圆孔直径为0.5、1.0、2.0、3.0、

2. 量程选择钮：分为200uW、2mW、20mW、200mW四个标定量程和可调档；测量时尽量采用合适的量程，显示值为一多结构4.0

、

6.0mm，缝宽0.2、0.3、0.4、0.8、1.2mm）。可用于光斑定位，光强分布、光斑结构测量等，使

用者根据实际测量需要，采用相应的档位。

使用方法：

1. 连接好激光探头和220v电源。打开后面板上的电源开关，数值表头亮。

2. 将激光探头对准被测的激光束，使光束进入测量孔。

3. 根据光功率的大小选择适当的量程。量程刻度上的值为该量程可测量的最大值，如200μW是指该

档最大测量200μW的激光功率，单位为微瓦，当光功率大于该档最大指示值时，表头溢出显示

“1”。

4. 仪器量程分为200μW、2mW、20mW、200mW和可调档5个量程。当波段开关打到可调档时，连

接的电位器可改变表头指示。该档主要用于测量相对值，即测量两束光的功率比值或光强分布等。

5. 调零电位器用于调整仪器的零点。即在无光照时，应将仪器指示值调为“0”。

6. 指示计后面板提供了一个半导体激光电源插座，可为相应的半导体激光器提供电源。

附录2：光学实验调节及仪器使用注意事项

1. 注意光路的同轴等高调节，保证整个光路的光轴沿导轨中轴且高度相同。

a． 调节激光输出光束沿中轴并平行于导轨面射出，当小孔屏沿导轨移动时，观察激光斑射在孔屏

上的位置变化情况，通过调节激光器后相应旋钮，使激光斑能始终保持与小孔重合。

b． 调节所用光学元件的光学面中轴高度相等，观察光束是否射到元件光学面中心，

对光学元件及夹具进行多维度调节；

c． 调节光学元件共轴，依据光学原理，通过观察各光学元件的反射或透射光点的位

置，通过分析、判断逐步加以调节。

2. 注意光学器件的规范使用。

a. 使用光学元件应轻拿轻放，使用完毕后应及时放回元件盒内对应位置。

b. 使用光学元件时，切勿用手触碰光学表面。当光学表面不够清洁等而影响实验进

行时，同学切记不要自行处理，请及时报告老师，由老师或在老师的指导下规范的进行清洁工作，避免操作不当造成元件的人为损坏。

c. 使用激光光源时，切勿用眼睛直视激光！避免灼伤眼睛！

光的偏振

1 光的横波性

1809年马吕斯在实验上就发现了光的偏振现象。但直到光的电磁理论建立后，光的横 …… 此处隐藏：2435字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……