光的干涉和衍射现象表明了光的波动本性,而光的偏振现象则进一步揭示了光的横波性质。光波是电磁波,电磁波中起光的作用的是电场矢量,所以电矢量又叫光矢量。由于电磁波是横波,所以光波中光矢量的振动方向总和光的传播方向垂直。在垂直于光传播方向内,光矢量可能有不同的振动状态,这种振动状态通常称为光的偏振态。本实验通过观察光的偏振现象,加深对光的偏振的基本规律的认识。通过本实验可以熟悉常用的起偏振和检偏振的方法,同时了解椭圆偏振光、圆偏振光的产生方法和波片的作用原理。光波电矢量振动的空间分布对于光的传播方向失去对称性的现象。只有横波才能产生偏振现象,故光的偏振是光的波动性的又一例证。在垂直于传播方向的平面内,包含一切可能方向的横振动,且平均说来任一方向上具有相同的振幅,这种横振动对称于传播方向的光称为自然光(非偏振光)。凡其振动失去这种对称性的光统称偏振光。[编辑本段]偏振光 ①线偏振光:在光的传播过程中,只包含一种振动,其振动方向始终保持在同一平面内,这种光称为线偏振光(或平面偏振光)。你可以通过一个实验想象这是一种什么景象:你把一根绳子的一头拴在邻居院子里的树上,另一头拿在你手里。再假定绳子是从篱笆的两根竹子的正当中穿过去的。如果你现在拿绳子上下振动,绳子产生的波就会从两根竹子之间通过,并从你的手传到那棵树上。这时,那座篱笆对你的波来说是"透明的"。但是,要是你让绳子左右波动,绳子就会撞在两根竹子上,波就不会通过篱笆了,这时这座篱笆就相当于一个起偏振器件。 ②部分偏振光:光波包含一切可能方向的横振动,但不同方向上的振幅不等,在两个互相垂直的方向上振幅具有最大值和最小值,这种光称为部分偏振光。自然光和部分偏振光实际上是由许多振动方向不同的线偏振光组成。 当光线从空气(严格地说应该是真空)射入介质时,布儒斯特角的正切值等于介质的折射率n。由于介质的折射率是与光波长有关的,对同样的介质,布儒斯特角的大小也是与光波长有关的。以光学玻璃折射率1.4-1.9计算,布儒斯特角大约为54-62度左右。当入射角偏离布儒斯特角时,反射光将是部分偏振光。 ③椭圆偏振光:在光的传播过程中,空间每个点的电矢量均以光线为轴作旋转运动,且电矢量端点描出一个椭圆轨迹,这种光称为椭圆偏振光。迎着光线方向看,凡电矢量顺时针旋转的称右旋椭圆偏振光,凡逆时针旋转的称左旋椭圆偏振光。椭圆偏振光中的旋转电矢量是由两个频率相同、振动方向互相垂直、有固定相位差的电矢量振动合成的结果(见波片)。 ④圆偏振光:旋转电矢量端点描出圆轨迹的光称圆偏振光,是椭圆偏振光的特殊情形。在我们的观察时间段中平均后,园偏振光看上去是与自然光一样的。但是园偏振光的偏振方向是按一定规律变化的,而自然光的偏振方向变化是随机的,没有规律的。[编辑本段]偏振现象的发现 1809年,马吕斯在试验中发现了光的偏振现象。在进一步研究光的简单折射中的偏振时,他发现光在折射时是部分偏振的。因为惠更斯曾提出过光是一种纵波,而纵波不可能发生这样的偏振,这一发现成为了反对波动说的有利证据。 参见马吕斯定律 1811年,布吕斯特在研究光的偏振现象时发现了光的偏振现象的经验定律。 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愈纯粹,一般偏振度都小于1。[编辑本段]产生偏振光的方法 从自然光获得线偏振光的方法有以下四种:利用反射和折射、利用二向色性、利用晶体的双折射、利用散射。 另外,线偏振光可以经过波晶片产生圆偏振光和椭圆偏振光。[编辑本段]光的偏振的应用 1. 在摄影镜头前加上偏振镜消除反光 在拍摄表面光滑的物体,如玻璃器皿、水面、陈列橱柜、油漆表面、塑料表面等,常常会出现耀斑或反光,这是由于光线的偏振而引起的。在拍摄时加用偏振镜,并适当地旋转偏振镜面,能够阻挡这些偏振光,借以消除或减弱这些光滑物体表面的反光或亮斑。要通过取景器一边观察一边转动镜面,以便观察消除偏振光的效果。当观察到被摄物体的反光消失时,既可以停止转动镜面。 2. 摄影时控制天空亮度,使蓝天变暗。 由于蓝天中存在大量的偏振光,所以用偏振镜能够调节天空的亮度,加用偏振镜以后,蓝天变的很暗,突出了蓝天中的白云。偏振镜是灰色的,所以在黑白和彩色摄影中均可以使用。 3. 使用偏振镜看立体电影 在观看立体电影时,观众要戴上一副特制的眼镜,这副眼镜就是一对透振方向互相垂直的偏振片。 立体电影是用两个镜头如人眼那样从两个不同方向同时拍摄下景物的像,制成电影胶片.在放映时,通过两个放映机,把用两个摄影机拍下的两组胶片同步放映,使这略有差别的两幅图像重叠在银幕上.这时如果用眼睛直接观看,看到的画面是模糊不清的,要看到立体电影,就要在每架电影机前装一块偏振片,它的作用相当于起偏器.从两架放映机射出的光,通过偏振片后,就成了偏振光.左右两架放映机前的偏振片的偏振化方向互相垂直,因而产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直.这两束偏振光投射到银幕上再反射到观众处,偏振光方向不改变.观众用上述的偏振眼镜观看,每只眼睛只看到相应的偏振光图象,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,这样就会像直接观看那样产生立体感觉.这就是立体电影的原理. 当然,实际放映立体电影是用一个镜头,两套图象交替地印在同一电影胶片上,还需要一套复杂的装置. 光在晶体中的传播与偏振现象密切相关,利用偏振现象可了解晶体的光学特性,制造用于测量的光学器件,以及提供诸如岩矿鉴定、光测弹性及激光调制等技术手段。
1.定义2.偏振不良作用 2.1 通信中引起的色散 2.2 ... 3.消除偏振的影响 3.1 保偏光纤 3.2 光子晶体光纤的保偏4. 偏振的应用 4.1 测折射率 4.2 测厚度 ......上期刊网搜搜 论文多得是
光的偏振是光的波动性的又一例证。光的频率、相位和偏振都是标定光特性的物理量,利用这些物理量,可以加载有用的信息,实现通信、存储、计算等
答:1、偏振光实验原理本仪器适用于大学物理实验中的“偏振光的研究”等需要进行光强测量的实验。偏振光实验通常用一个偏振片(起偏器)将透过它的自然光转换为平面偏振光,再用另一片偏振片(检偏器)检测平面偏振光。或者用玻璃板起偏,测量布儒斯特角;2、仪器工作原理实验装置由钠光灯、分光计、起偏器、检偏器、光敏探测器和光强测量仪等组成。在传统物理实验教学中,光强测量通常用硅光电池作为光敏器件,将光强信号转换为电流,再用检流计测量电流。由于检流计的输入阻抗较大(数百欧姆),而光敏器件只有当负载电阻较小时(10欧姆左右),其输出电流才与输入光强成线性关系
可以提高光束质量,改善光的相干性,改善光能量。实际应用:光纤8字形腔偏振锁模超短脉冲激光器,磁光隔离器,偏振干涉,玻片,激光干涉实验,光纤保偏,晶体倍频效应,自相关仪,布儒斯特窗,偏振片,等等等等。
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右光旋圆偏振光是迎着光的传播方向看,某点的电矢量方向顺时针旋转,左旋圆偏振光迎着光的传播方向看,某点的电矢量方向逆时针时针旋转,二者的相位相差pi ,从右旋向左旋方法很多,比较简单的是在二者中加入半波片产生pi的向往差。仅供参考
下面能当波动光学说明文wave optics以波动理论研究光的传播及光与物质相互作用的光学分支。17世纪,R.胡克和C.惠更斯创立了光的波动说。惠更斯曾利用波前概念正确解释了光的反射定律、折射定律和晶体中的双折射现象。这一时期,人们还发现了一些与光的波动性有关的光学现象,例如F.M.格里马尔迪首先发现光遇障碍物时将偏离直线传播,他把此现象起名为“衍射”。胡克和R.玻意耳分别观察到现称之为牛顿环的干涉现象。这些发现成为波动光学发展史的起点。17世纪以后的一百多年间,光的微粒说(见光的二象性)一直占统治地位,波动说则不为多数人所接受,直到进入19世纪后,光的波动理论才得到迅速发展。1800年,T.杨提出了反对微粒说的几条论据,首次提出干涉这一术语,并分析了水波和声波叠加后产生的干涉现象。杨于1801年最先用双缝演示了光的干涉现象(见杨氏实验),第一次提出波长概念,并成功地测量了光波波长。他还用干涉原理解释了白光照射下薄膜呈现的颜色。1809年E.L.马吕斯发现了反射时的偏振现象(见布儒斯特定律),随后A.-J.菲涅耳和D.F.J.阿拉戈利用杨氏实验装置完成了线偏振光的叠加实验,杨和菲涅耳借助于光为横波的假设成功地解释了这个实验。1815年,菲涅耳建立了惠更斯-菲涅耳原理,他用此原理计算了各种类型的孔和直边的衍射图样,令人信服地解释了衍射现象。1818年关于阿拉戈斑(见菲涅耳衍射)的争论更加强了菲涅耳衍射理论的地位。至此,用光的波动理论解释光的干涉、衍射和偏振等现象时均获得了巨大成功,从而牢固地确立了波动理论的地位。19世纪60年代,J.C.麦克斯韦建立了统一电磁场理论,预言了电磁波的存在并给出了电磁波的波速公式。随后H.R.赫兹用实验方法产生了电磁波。光与电磁现象的一致性使人们确信光是电磁波的一种,光的古典波动理论与电磁理论融成了一体,产生了光的电磁理论。把电磁理论应用于晶体,对光在晶体中的传播规律给出了严格而圆满的解释。19世纪末,H.A.洛伦兹创立了电子论,他把物质的宏观性质归结为构成物质的电子的集体行为,电磁波的作用使带电粒子产生受迫振动并产生次级电磁波,根据这一模型解释了光的吸收、色散和散射等分子光学现象。这种经典的电磁理论并非十全十美,因在关于光与物质相互作用的问题上涉及微观粒子的行为,必须用量子理论才能得到彻底的解决。波动光学的研究成果使人们对光的本性的认识得到了深化。在应用领域,以干涉原理为基础的干涉计量术为人们提供了精密测量和检验的手段(见干涉仪),其精度提高到前所未有的程度;衍射理论指出了提高光学仪器分辨本领的途径(见夫琅和费衍射);衍射光栅已成为分离光谱线以进行光谱分析的重要色散元件;各种偏振器件和仪器用来对岩矿晶体进行检验和测量,等等。所有这些构成了应用光学的主要内容。20世纪50年代开始,特别在激光器问世后,波动光学又派生出傅里叶光学、纤维光学和非线性光学等新分支,大大地扩展了波动光学的研究和应用范围。
光的偏振现象可以借助于实验装置进行检测,P1、P2是两块同样的偏振片。通过一片偏振片p1直接观察自然光(如灯光或阳光),透过偏振片的光虽然变成了偏振光,但由于人的眼睛没有辨别偏振光的能力,故无法察觉。如果我们把偏振片P1的方位固定,而把偏振片P2缓慢地转动,就可发现透射光的强度随着P2转动而出现周期性的变化,而且每转过90°就会重复出现发光强度从最大逐渐减弱到最暗;继续转动P2则光强又从接近于零逐渐增强到最大。由此可知,通过P1的透射光与原来的入射光性质是有所不同的,这说明经P1的透射光的振动对传播方向不具有对称性。自然光经过偏振片后,改变成为具有一定振动方向的光。这是由于偏振片中存在着某种特征性的方向,叫做偏振化方向,偏振片只允许平行于偏振化方向的振动通过,同时过滤掉垂直于该方向振动的光。通过偏振片的透射光,它的振动限制在某一振动方向上,我们把第一个偏振片P1叫做“起偏器”,它的作用是把自然光变成偏振光,但是人的眼睛不能辨别偏振光。必须依靠第二片偏振片P2去检查。旋转P2,当它的偏振化方向与偏振光的偏振面平行时,偏振光可顺利通过,这时在P2的后面有较亮的光。当P2的偏振方向与偏振光的偏振面垂直时,偏振光不能通过,在P2后面也变暗。第二个偏振片帮助我们辨别出偏振光,因此它也称为“检偏器”。
材料的各向异性即是说光在材料的不同方向有不同的折射率这个应该是根本的原因了
偏振光时光经过晶体时由于晶体对光有不同的折射,光被分为两束,一束叫做O光,一束叫做E光。透过晶体的光就是偏振光,检测是将两晶体的光轴及晶振面要垂直。炫光就是光通过晶体内部是因晶体的各异向将光散射。光栅棱镜中观察光谱将原来的细微差别放大,增强强度对比。
偏振光的来源:1*自然光透过偏振片后的光2*自然光经过反射和折射后的光在垂直于光传播方向的平面内,光振动沿某一特定方向
偏振是用来检测和证明横波的比如光就是一种横波,当有两片互相垂直的偏振片放置使,光就无法通过偏振只能让波从一个方向通过,以光波为例,自然的光波是各个方向振动的(但都与传播方向垂直)通过偏振片后,就只有一个方向的波通过了