基础物实理验
实
三验 十察光的观偏现振 象实报告
学院：验 地球与间科空学院 学学院地：球空间科与学学院 1100026132张晓晨 姓：名姓 名1：10001226 3指导教：师刘运 全时间 ：2021 年01月 4 2
一、目的要日求
1）（证布验斯特定儒律； （）2察观折双射象； （现）3生产和察光的观振偏状态 （；）了解4生与检验偏振产的元件和仪光； （器）5掌握产与检验生偏光振条件的和法。方
二、实验原
理
光偏的振现清楚象显地示了光横的波。性最 常的见光有种偏五态振，即线振偏光圆偏、振光椭圆、偏光、自振然光和 部分振光偏其中线。偏光和圆偏振振光可看作又椭圆偏光振特的例。 圆椭偏光可视为振个同两方一 向 z传播振动的方向互 垂相直线偏的振的合成：光
yAy EE x
E
x =Ax ocsω( t− k z) E =y Ayc o(s t ω −z k+ε
)（3.1）0
yE x xA
式
：中A 振为幅 ；ω 二为波光圆频的；率 t 为间时 k 为； 矢的数波值 ；ε为两 的相波相对差位。合 矢量成 E的 端点在波面描内绘的迹为轨椭圆。一 圆椭形状、的 向取旋转方向和由A x, A y ε 决定和。 当 Ax= y A
及 图03- 椭1圆偏振光的解
分
时π，圆偏椭振变光为圆振偏光； 当ε =0, π ±者 Ax 或 0=时 ，椭偏圆振光变 2线为振光。 ε 偏=
± ε −=π− π
2−
π2
−
πε
0
0
επ
2
π
2π
ε
2π
左旋 图 3
-2 相0位偏振对态影响
右的
旋
一）（布儒斯特角
特定在入的角射布即儒斯特 角θ 入B射时不管入射，光的振偏状态如何， 反射光成为线将偏光振其，电量垂矢于入直射。面光若空气入射由折到率射为
(n ≈.15 的)玻璃平上面则， θB = acratnn ≈ 57� 。
B
θ。
。空 。气。
玻 璃
（
）二振片
利用偏晶体的向色性制二偏振片作。 自然光经偏振过片其，透光基射本变上为 偏线振光这种，振偏片既以做可的起偏光器也以可作为 的光偏检器。
图
303-布儒 斯特示意角
图
三）波（片
一束晶光在体内传播晶时被成分两束折为射程度 同不光的束这，现种象叫光做双折的射。能产够生折双 射晶体叫的双折射晶体。实发验现晶体，一内束射折光线 合符射折定律，叫寻做光常（o 光） ，另一束折射光线而 符不合折射律定故叫，为非寻常光（它e ）光。 实验 发还晶现内有体一特方殊，向束一沿这个方 向传光播不时发会生折射双 ，这方个称为向晶体的轴光只有一个光。方轴的晶向体叫 单做轴体。晶 当束单一色平自行光正入射到然波晶片，光在晶上体内便部分为解o 光 与e 光 o。光 矢电垂直量于光，轴e 光 矢量平行于电轴。设光晶的厚片度为 l， 则两束 通过晶光后片有就相位差A B
. .o. .
e
. .
.
DC
30-图
4双折示意射
图=
δ中：式λ 光为波在空真中波的长
2π。 (n o −en)l λ
（302）
.
；δ =2kπ 的 晶 ， 称 为片全 波 片； δ= 2πk+ π 者为半 波片 （ λ / 2 片 ）
δ= 2π + π k / 2者为 λ 4 片/上面的 。k 是任意都整数。
四（）通波过片的晶光的偏振态化
偏变光通过波振晶片一般其偏振态都，要化。
变
五） λ /（2 片 与偏振
光若射光入线偏为振正光射于 入 /λ2 片，在 λ 2/ 的前表面分片为
解E e Ae cos =t Eoω =o Aocs(ωt+ ε)
射光出表为
示 ε=0,
π
π ⎛ 2 ⎞e =E A cos⎜ ωet −nel ⎟ λ ⎝ 2⎠π ⎛ E⎞o= A ocs⎜oω t ε+ −on l ⎟λ⎝ ⎠
上 式写为可
（
30.）
3E
=e Ae os ctω E o=Ao oc(sωt+ ε −δ
δ )π=
（
034）.
出射光
的两正交分量的相个相对位差由 ε (− δ )决定。在
现⎧
0 −π= −πε δ−= ⎨ ⎩ −ππ= 0
（3
05）.
这说明出
射也光是偏振线，但其光动方振向与射光的入动方振不向同若。 E 与入波晶片 光轴成θ ，角则E 出与光轴成 − θ 角。线偏振即经 λ 光 2/片电 量振动方矢向转过了 2θ 角
。o Ao
A入光射设 =0ε
o
出
光 设ε=0
射
Aoθ -
θθ e e -AAe
e
图
03- 5线偏振入射光1 / 玻片前2偏的振向
方图
03- 6出后的偏振射向
方（）六λ / 4 片偏与光
振偏当光振入正射 λ /于4 片， 照上述的仿析分，得可射光出为
eE =e Aocs t Eoω =A ocso(tω + −εδ )
δ =π /±2
（ 306）
若入射.光为线偏光：振ε = 0, π 式 ，（0.6） 3代一正椭圆偏振表。光 A当e = A ，o出射 为光圆偏光振 三、。实内验与容记
录1
用、偏光镜振证验儒布特斯律
定偏振镜构光如图造 3-07所示， 璃玻 片 P绕可平水 y轴 转动，玻璃片堆 ′ 可A分别 绕水平 y轴及 直轴 竖 转动，相z的应转可由角度盘（刻画出）未出。平台读 上T放可置待察的样品。观 Q是个环形平一台
A。z
y
Q
z yT '
3P3
°
A
S24°
P
图
3 07 偏-光振示意镜
图图30- 布8儒斯特角
调
节P 使与之z 轴 成3 3 角�。改变光管激 的S角并仰动 S移 的位，使置通光过 和TQ 中心，沿的z 轴射投于 A（图30 8）-。 使光布以儒特角斯 75� 射入 P于 ，其反光射为偏线光。振此基在础上行进下实面验 ①先。 使AP∥，绕 z轴转 A 观，察A 的反射 光度强变化，简要解并之。释 实验【象现分与】 析 A z绕 转轴 30�6的 程中，反过射经历光了两次连续强弱的化变过的，出现程了 2 次消光。其 在 90中与° 270°为时光消位，在0°和 108°光最时强激。光以 儒布斯特 θ B角 射于入P 时，经 射后反出射为线光振光。当 偏AP（即∥ 0°）， 时A 的偏方向透反射光与方平向行而 A，转过 90 或°270°时 ， A透的方向与偏反射 光方向垂直而光消，所 反以射在 光 A转一周过的
程中出两次交现替强弱变的 化过程。
②用①，但观察透射光的强变度化并予以，解。 释实【现象验分与】 析A z绕轴转 3 60� 过的程中透，射光也经历两了次连的强弱续变化的程，也 过现了出2 次 光消。但是 90在与 27°0时为°强光最强，在 0和° 18°时消0光。根据 ①解的以释及能的守量恒律，定可透射光与反知射变化相反，光现出次两 强的弱替交化过程 变③将 A绕 z 专指反轴光射消光置位，然后 A 绕将y 轴 转，动 观反射察光度变化强。 实验【现与分析象】A 绕 y 转轴的过动程，中射反光的强光由消光位上下向两侧分别增强。 ④③同，观察透射光的强度变化但。【实 验象现与分析 】 绕 y A转轴的过程中动透，射的光强由消光光位向下上两侧别减弱。分⑤利用 P 反的光射定确偏振片的透光以向或用方已知透方向的光偏振确认 片 的反射光P否为是线振光。偏【实验现 与分象】析 某将一定确光透方向的偏片防止振在T 台平上可，观到在察特定方的上， 光向不能过透偏振，片为全光消。
2、
察双折观现象
射验实装见图置30-9 。4
1 2 3
光轴
5
图
30- 双9射折 .1方解石块 Ⅰ4.方解块石 Ⅱ2.圆带孔铝的板3 小灯 ..垂直5光轴于的二磨
面
①
小灯照明以板上的铝小，孔上放孔方石块Ⅰ（解负单晶体）轴。 过通它观小 孔，转看方解动，记录所见石象现加以思考。并 实【现象验分析与 】察观两个到孔亮斑光，其中一 个方解在石晶转体动的程中过置不动位另， 外一绕其个转动 o。光 合折符射律，定故光其不斑方解石的随动而转转；动 e 光 不而合折符定律射故，其斑光方解随石的转而动转动 ②将。解石块方Ⅱ放在孔小上磨（压小面）孔 ，同样的观作。 【实验现象察与分】 析观察磨到面心中有一光个斑且动不周围。三的个面各有两上光个，斑着随 方解的石动而转转动说明。磨该垂面直于光轴沿光，方向入射轴的不光会分解成o 光 和 光e两束光，故看到只个一光斑 。利用一透③光向方知的已偏振，判断寻常片光与寻非光电矢量常的动振向方，记 录并解释之。 实验现象与分【】 旋析转偏振片。一个当光消光斑，时记偏录片振的数读为24° ，另个光斑一 消光时记录偏，振的片数为读11 °2， o故光和 e 光的矢电振动量向成方 8°角8（ 近接 0°角） 。9理表明， 论o 光电矢垂直于光量轴， e光电矢量平 行于光轴
。3、观察线
振光通过偏λ 2 片/后现象
实的验装置见图 3-001P，， A偏为片，C 振 λ为/ 2片。
眼
SP C A
图30 -10 波片实验晶装
①置解了振偏片P A 的作用，、观察在与者源光 S之 放间偏入片振 ，P旋转P， 看透射 光强度的无变有，化放上再检器偏A
，转A， 观察透过光A 的 强怎样变化。度 【验实现象分与】析 只入偏振片 放，P旋 转P，透光的强度射并变无化。因此时为然已虽产经生线 偏光，但振是转旋 P并影响不人对眼偏振线光接收的，以光所强无化变。再放
上检偏
器 ，A发现 A会 动转程过透射光中强度强的弱连变化续A。 到某转位一 置时发生会效果这是两个，振片偏P、A 的透方向偏直垂的结果。② 使P 透的光方竖直向转，A 达到消光 在， PA 之、间入插 / λ2片， 将λ / 2片转 动 360 �，看到几能消光，次试以加解。释 【验实象现与析分 转动】λ / 2片程过中会出 现 次4光消， 是因这光线为通起过偏器 后P的振方 偏若与 向 λ /2 晶波的片o 轴或e 轴平 行则 ， λ/2 片 当相失于，通过偏振片 效A 会 发后消生光所以，在动转 630的°程中，每过动转 90°发生次一消。光 ③把 λ/ 片任意2转动一度，破角消坏现光。再象 A 将转 动630�，又 能看几到 消次光 ？【验实现与分象析 】动 A 转过程中的出现会 2次消 光。 是这为当 A 因的透偏向与通方过λ / 2 片 的后透光射的偏方振向垂时，直会发生消光。就 A旋转3 06°程中过每转 动81°0 发一次生光消 ④仍使。 P的透 方向光竖，P直、A正 交，插 λ 入 2 片/转至消光（此，时 λ /2 片 e的轴 或o 轴及以P 的 透光方向都沿着竖方向） 。此直时P 和 λ/2 片位置 对角度应
θ =
� 0，持 λ保 2/片 动，不使 转 θP= 15�，破 坏消，在沿与转 P光相 的反方 转向 A至消 光置位记录， A角度的 θ′ ，次使 依 = θ30 �,5� 46,� 0,7� 59,0�（ θ 值是相
对P 起的始位而置） ，言转A 到消位光置记，相录应角的度θ ′ （表 30-1） 。
表 031
-
λ 2/片转动影响 偏态的振观记录察
偏线光经振 λ/ 2 后振动方向转过的片角度 θ∆
θ
θ′
�
∆θ ′
�
0 15
�0� 45�3 60�75� 9 0�
2
5 872� 023� 238�52 2� 621� 1914
�
15� 23 4��759 74� 91�
�30� 6�292� 191� 194 �81�
从上1实验结面果总结能什么出规？
律
【
实现验象分与析 】量结果见表 3测-10. 过通对据数初分析，步可得知以 θ∆= 2θ 。线即振偏光经λ /2 后片动方向 转振过角度是入的射光偏振过转角度两的。 为使倍这一论更结可信佳，作使者 用rigOni 软件在标轴坐中对实数据进行验 了合拟 图。底部 x 中为轴 的转P动角度θ ， 左侧 y轴 A为的转 动角 ∆度θ ′， 右 y侧 为线轴振偏经光λ /2 后振片动方转向的角过度 ∆ θ两。直条线乎几重合，相关 系达到 数0.99 9上。实现以了好的很合拟也，明证了∆θ =2θ。
图
3-011 波半片转影动响偏态振据分析数图
4
、用λ / 4片产椭圆生振光
实偏装验见置 3图-100P.A 为
，
偏振片， 为 Cλ 4 /片。 取①下 λ/ 2 片， 使仍 P的 光透方向竖，P、直A 正交，插入 λ/ 4片转，至消光 ②。持 保 λ 4/片 动，不 将P 转 θ = 51� 将， 转动 3A0� ，6观光察强化。依变使
次
θ 30= ,�5�4 60,�, 57�, 90 �，次每 将A 动 转60�3， 察光观强化变根据观察。果结
图或画者文说明字过透λ / 4 的出片射光的偏振态。状
表 3
02-起 器转动角偏 θ度
λ
/ 4 片转 影动偏振态响观的察记录
�A转 36 观0察的到现
象光偏振的
态
o0
� →90 � →810� →20�7
0
�
亮
消光→→→消亮
光e
o
1
�
5亮
→暗→亮暗→
e
o
30�
→亮暗较亮→较→
暗e
o
54
�光
几乎不强，变均
亮e
o
0�6
较
暗→→较暗→亮亮
e
o
75
�
→暗亮→→亮
e
暗o
90
�
消
→亮光→消光→
亮
e
、5检验圆偏振光与部椭偏振光
分
椭①圆振光偏检的 出图如3 01-2所 示
：
眼眼
S
λP /4
S
A P图
30-12 椭 圆偏振光的检原理图
λ /出 4λ /
4A
(a)
( b )
照第四按实验个的法方使用，λ / 片4与偏两振产片生圆偏振光，椭如图 3-01（2）a。 旋 A，转看到透射光强明光暗的续变化。连到找透射最亮光最或 的暗位，再置插入个 λ一 4 片，如图 /03-21b（） 。旋 λ转/ 4 片 ，使个 λ两/ 4 片的光 平行轴此。旋转 时A出现消，光则说，该偏明振光过 λ / 经4 片后成为线偏振，光从 说而明原振光偏椭为圆振偏光 理论。依参考据本验报实第四页告“ λ 的/4 片偏振光” 与 ②部分。偏振的检光出如图 3 -103所示： 眼
眼S
玻
片堆
璃SA
玻片璃堆 λ/ 4 图 03-31部分 偏光振检出的原理图
A
用
玻璃堆和片源光产部分生偏光振，用偏振片 A检，有明暗的规查律变，化但是无 光消使。 λ用/ 4 ，旋片 A转仍，然没消有现光，则象证其实部为分偏光。振
四、考思讨论
与——对述两个上检出验的实讨 上论面的检实出有验个一显问题明 ，我们即已获得的知偏振为椭圆光偏振或 光者分偏部振，光然利用其后性质进检行出在。实际中椭圆，偏振和光部分振偏 光应该如何出？检换言，之我们待检 椭圆的振偏， 光必未由偏是振和 片λ/ 4片产生 ，在的种情这况下，调两个 λ节 / 4片的光轴 相平行互是可行的不 我们可。建以立个黑一，来代表箱检待振光的产偏装置。 生图 如3-04 1所示
：
第步一，光学在导轨上偏振片 P放1旋转， 1P 使观到极强或察极的光位弱；第二步 ，偏放振片 P2旋转，其消光；使 第三，中间插入步 λ /4 片，旋转其消使光；第四 步，去 P1，将 撤P 2旋转 306，°出现两若次光消，明说光原椭为偏振 光圆，不若消，则说光明部分为振光偏
。
眼S
产
器
P生1
λ
/4
P2
图 3-014 椭偏圆振光或分偏振部光的出
检
原理图
这样
做原理仍的是使椭然圆偏振经光一过个 λ/4 片 生线偏成光。
振、参五考文献《
编新础物理基验实》斯骅吕段 忯家高 等育教出版 2社00.16《 大学理物通课用程光学》钟锡 华熙陈谋北 大京出版学 社020.23
基础物实理验
实
三验 十察光的观偏现振 象实报告
学院：验 地球与间科空学院 学学院地：球空间科与学学院 1100026132张晓晨 姓：名姓 名1：10001226 3指导教：师刘运 全时间 ：2021 年01月 4 2
一、目的要日求
1）（证布验斯特定儒律； （）2察观折双射象； （现）3生产和察光的观振偏状态 （；）了解4生与检验偏振产的元件和仪光； （器）5掌握产与检验生偏光振条件的和法。方
二、实验原
理
光偏的振现清楚象显地示了光横的波。性最 常的见光有种偏五态振，即线振偏光圆偏、振光椭圆、偏光、自振然光和 部分振光偏其中线。偏光和圆偏振振光可看作又椭圆偏光振特的例。 圆椭偏光可视为振个同两方一 向 z传播振动的方向互 垂相直线偏的振的合成：光
yAy EE x
E
x =Ax ocsω( t− k z) E =y Ayc o(s t ω −z k+ε
)（3.1）0
yE x xA
式
：中A 振为幅 ；ω 二为波光圆频的；率 t 为间时 k 为； 矢的数波值 ；ε为两 的相波相对差位。合 矢量成 E的 端点在波面描内绘的迹为轨椭圆。一 圆椭形状、的 向取旋转方向和由A x, A y ε 决定和。 当 Ax= y A
及 图03- 椭1圆偏振光的解
分
时π，圆偏椭振变光为圆振偏光； 当ε =0, π ±者 Ax 或 0=时 ，椭偏圆振光变 2线为振光。 ε 偏=
± ε −=π− π
2−
π2
−
πε
0
0
επ
2
π
2π
ε
2π
左旋 图 3
-2 相0位偏振对态影响
右的
旋
一）（布儒斯特角
特定在入的角射布即儒斯特 角θ 入B射时不管入射，光的振偏状态如何， 反射光成为线将偏光振其，电量垂矢于入直射。面光若空气入射由折到率射为
(n ≈.15 的)玻璃平上面则， θB = acratnn ≈ 57� 。
B
θ。
。空 。气。
玻 璃
（
）二振片
利用偏晶体的向色性制二偏振片作。 自然光经偏振过片其，透光基射本变上为 偏线振光这种，振偏片既以做可的起偏光器也以可作为 的光偏检器。
图
303-布儒 斯特示意角
图
三）波（片
一束晶光在体内传播晶时被成分两束折为射程度 同不光的束这，现种象叫光做双折的射。能产够生折双 射晶体叫的双折射晶体。实发验现晶体，一内束射折光线 合符射折定律，叫寻做光常（o 光） ，另一束折射光线而 符不合折射律定故叫，为非寻常光（它e ）光。 实验 发还晶现内有体一特方殊，向束一沿这个方 向传光播不时发会生折射双 ，这方个称为向晶体的轴光只有一个光。方轴的晶向体叫 单做轴体。晶 当束单一色平自行光正入射到然波晶片，光在晶上体内便部分为解o 光 与e 光 o。光 矢电垂直量于光，轴e 光 矢量平行于电轴。设光晶的厚片度为 l， 则两束 通过晶光后片有就相位差A B
. .o. .
e
. .
.
DC
30-图
4双折示意射
图=
δ中：式λ 光为波在空真中波的长
2π。 (n o −en)l λ
（302）
.
；δ =2kπ 的 晶 ， 称 为片全 波 片； δ= 2πk+ π 者为半 波片 （ λ / 2 片 ）
δ= 2π + π k / 2者为 λ 4 片/上面的 。k 是任意都整数。
四（）通波过片的晶光的偏振态化
偏变光通过波振晶片一般其偏振态都，要化。
变
五） λ /（2 片 与偏振
光若射光入线偏为振正光射于 入 /λ2 片，在 λ 2/ 的前表面分片为
解E e Ae cos =t Eoω =o Aocs(ωt+ ε)
射光出表为
示 ε=0,
π
π ⎛ 2 ⎞e =E A cos⎜ ωet −nel ⎟ λ ⎝ 2⎠π ⎛ E⎞o= A ocs⎜oω t ε+ −on l ⎟λ⎝ ⎠
上 式写为可
（
30.）
3E
=e Ae os ctω E o=Ao oc(sωt+ ε −δ
δ )π=
（
034）.
出射光
的两正交分量的相个相对位差由 ε (− δ )决定。在
现⎧
0 −π= −πε δ−= ⎨ ⎩ −ππ= 0
（3
05）.
这说明出
射也光是偏振线，但其光动方振向与射光的入动方振不向同若。 E 与入波晶片 光轴成θ ，角则E 出与光轴成 − θ 角。线偏振即经 λ 光 2/片电 量振动方矢向转过了 2θ 角
。o Ao
A入光射设 =0ε
o
出
光 设ε=0
射
Aoθ -
θθ e e -AAe
e
图
03- 5线偏振入射光1 / 玻片前2偏的振向
方图
03- 6出后的偏振射向
方（）六λ / 4 片偏与光
振偏当光振入正射 λ /于4 片， 照上述的仿析分，得可射光出为
eE =e Aocs t Eoω =A ocso(tω + −εδ )
δ =π /±2
（ 306）
若入射.光为线偏光：振ε = 0, π 式 ，（0.6） 3代一正椭圆偏振表。光 A当e = A ，o出射 为光圆偏光振 三、。实内验与容记
录1
用、偏光镜振证验儒布特斯律
定偏振镜构光如图造 3-07所示， 璃玻 片 P绕可平水 y轴 转动，玻璃片堆 ′ 可A分别 绕水平 y轴及 直轴 竖 转动，相z的应转可由角度盘（刻画出）未出。平台读 上T放可置待察的样品。观 Q是个环形平一台
A。z
y
Q
z yT '
3P3
°
A
S24°
P
图
3 07 偏-光振示意镜
图图30- 布8儒斯特角
调
节P 使与之z 轴 成3 3 角�。改变光管激 的S角并仰动 S移 的位，使置通光过 和TQ 中心，沿的z 轴射投于 A（图30 8）-。 使光布以儒特角斯 75� 射入 P于 ，其反光射为偏线光。振此基在础上行进下实面验 ①先。 使AP∥，绕 z轴转 A 观，察A 的反射 光度强变化，简要解并之。释 实验【象现分与】 析 A z绕 转轴 30�6的 程中，反过射经历光了两次连续强弱的化变过的，出现程了 2 次消光。其 在 90中与° 270°为时光消位，在0°和 108°光最时强激。光以 儒布斯特 θ B角 射于入P 时，经 射后反出射为线光振光。当 偏AP（即∥ 0°）， 时A 的偏方向透反射光与方平向行而 A，转过 90 或°270°时 ， A透的方向与偏反射 光方向垂直而光消，所 反以射在 光 A转一周过的
程中出两次交现替强弱变的 化过程。
②用①，但观察透射光的强变度化并予以，解。 释实【现象验分与】 析A z绕轴转 3 60� 过的程中透，射光也经历两了次连的强弱续变化的程，也 过现了出2 次 光消。但是 90在与 27°0时为°强光最强，在 0和° 18°时消0光。根据 ①解的以释及能的守量恒律，定可透射光与反知射变化相反，光现出次两 强的弱替交化过程 变③将 A绕 z 专指反轴光射消光置位，然后 A 绕将y 轴 转，动 观反射察光度变化强。 实验【现与分析象】A 绕 y 转轴的过动程，中射反光的强光由消光位上下向两侧分别增强。 ④③同，观察透射光的强度变化但。【实 验象现与分析 】 绕 y A转轴的过程中动透，射的光强由消光光位向下上两侧别减弱。分⑤利用 P 反的光射定确偏振片的透光以向或用方已知透方向的光偏振确认 片 的反射光P否为是线振光。偏【实验现 与分象】析 某将一定确光透方向的偏片防止振在T 台平上可，观到在察特定方的上， 光向不能过透偏振，片为全光消。
2、
察双折观现象
射验实装见图置30-9 。4
1 2 3
光轴
5
图
30- 双9射折 .1方解石块 Ⅰ4.方解块石 Ⅱ2.圆带孔铝的板3 小灯 ..垂直5光轴于的二磨
面
①
小灯照明以板上的铝小，孔上放孔方石块Ⅰ（解负单晶体）轴。 过通它观小 孔，转看方解动，记录所见石象现加以思考。并 实【现象验分析与 】察观两个到孔亮斑光，其中一 个方解在石晶转体动的程中过置不动位另， 外一绕其个转动 o。光 合折符射律，定故光其不斑方解石的随动而转转；动 e 光 不而合折符定律射故，其斑光方解随石的转而动转动 ②将。解石块方Ⅱ放在孔小上磨（压小面）孔 ，同样的观作。 【实验现象察与分】 析观察磨到面心中有一光个斑且动不周围。三的个面各有两上光个，斑着随 方解的石动而转转动说明。磨该垂面直于光轴沿光，方向入射轴的不光会分解成o 光 和 光e两束光，故看到只个一光斑 。利用一透③光向方知的已偏振，判断寻常片光与寻非光电矢量常的动振向方，记 录并解释之。 实验现象与分【】 旋析转偏振片。一个当光消光斑，时记偏录片振的数读为24° ，另个光斑一 消光时记录偏，振的片数为读11 °2， o故光和 e 光的矢电振动量向成方 8°角8（ 近接 0°角） 。9理表明， 论o 光电矢垂直于光量轴， e光电矢量平 行于光轴
。3、观察线
振光通过偏λ 2 片/后现象
实的验装置见图 3-001P，， A偏为片，C 振 λ为/ 2片。
眼
SP C A
图30 -10 波片实验晶装
①置解了振偏片P A 的作用，、观察在与者源光 S之 放间偏入片振 ，P旋转P， 看透射 光强度的无变有，化放上再检器偏A
，转A， 观察透过光A 的 强怎样变化。度 【验实现象分与】析 只入偏振片 放，P旋 转P，透光的强度射并变无化。因此时为然已虽产经生线 偏光，但振是转旋 P并影响不人对眼偏振线光接收的，以光所强无化变。再放
上检偏
器 ，A发现 A会 动转程过透射光中强度强的弱连变化续A。 到某转位一 置时发生会效果这是两个，振片偏P、A 的透方向偏直垂的结果。② 使P 透的光方竖直向转，A 达到消光 在， PA 之、间入插 / λ2片， 将λ / 2片转 动 360 �，看到几能消光，次试以加解。释 【验实象现与析分 转动】λ / 2片程过中会出 现 次4光消， 是因这光线为通起过偏器 后P的振方 偏若与 向 λ /2 晶波的片o 轴或e 轴平 行则 ， λ/2 片 当相失于，通过偏振片 效A 会 发后消生光所以，在动转 630的°程中，每过动转 90°发生次一消。光 ③把 λ/ 片任意2转动一度，破角消坏现光。再象 A 将转 动630�，又 能看几到 消次光 ？【验实现与分象析 】动 A 转过程中的出现会 2次消 光。 是这为当 A 因的透偏向与通方过λ / 2 片 的后透光射的偏方振向垂时，直会发生消光。就 A旋转3 06°程中过每转 动81°0 发一次生光消 ④仍使。 P的透 方向光竖，P直、A正 交，插 λ 入 2 片/转至消光（此，时 λ /2 片 e的轴 或o 轴及以P 的 透光方向都沿着竖方向） 。此直时P 和 λ/2 片位置 对角度应
θ =
� 0，持 λ保 2/片 动，不使 转 θP= 15�，破 坏消，在沿与转 P光相 的反方 转向 A至消 光置位记录， A角度的 θ′ ，次使 依 = θ30 �,5� 46,� 0,7� 59,0�（ θ 值是相
对P 起的始位而置） ，言转A 到消位光置记，相录应角的度θ ′ （表 30-1） 。
表 031
-
λ 2/片转动影响 偏态的振观记录察
偏线光经振 λ/ 2 后振动方向转过的片角度 θ∆
θ
θ′
�
∆θ ′
�
0 15
�0� 45�3 60�75� 9 0�
2
5 872� 023� 238�52 2� 621� 1914
�
15� 23 4��759 74� 91�
�30� 6�292� 191� 194 �81�
从上1实验结面果总结能什么出规？
律
【
实现验象分与析 】量结果见表 3测-10. 过通对据数初分析，步可得知以 θ∆= 2θ 。线即振偏光经λ /2 后片动方向 转振过角度是入的射光偏振过转角度两的。 为使倍这一论更结可信佳，作使者 用rigOni 软件在标轴坐中对实数据进行验 了合拟 图。底部 x 中为轴 的转P动角度θ ， 左侧 y轴 A为的转 动角 ∆度θ ′， 右 y侧 为线轴振偏经光λ /2 后振片动方转向的角过度 ∆ θ两。直条线乎几重合，相关 系达到 数0.99 9上。实现以了好的很合拟也，明证了∆θ =2θ。
图
3-011 波半片转影动响偏态振据分析数图
4
、用λ / 4片产椭圆生振光
实偏装验见置 3图-100P.A 为
，
偏振片， 为 Cλ 4 /片。 取①下 λ/ 2 片， 使仍 P的 光透方向竖，P、直A 正交，插入 λ/ 4片转，至消光 ②。持 保 λ 4/片 动，不 将P 转 θ = 51� 将， 转动 3A0� ，6观光察强化。依变使
次
θ 30= ,�5�4 60,�, 57�, 90 �，次每 将A 动 转60�3， 察光观强化变根据观察。果结
图或画者文说明字过透λ / 4 的出片射光的偏振态。状
表 3
02-起 器转动角偏 θ度
λ
/ 4 片转 影动偏振态响观的察记录
�A转 36 观0察的到现
象光偏振的
态
o0
� →90 � →810� →20�7
0
�
亮
消光→→→消亮
光e
o
1
�
5亮
→暗→亮暗→
e
o
30�
→亮暗较亮→较→
暗e
o
54
�光
几乎不强，变均
亮e
o
0�6
较
暗→→较暗→亮亮
e
o
75
�
→暗亮→→亮
e
暗o
90
�
消
→亮光→消光→
亮
e
、5检验圆偏振光与部椭偏振光
分
椭①圆振光偏检的 出图如3 01-2所 示
：
眼眼
S
λP /4
S
A P图
30-12 椭 圆偏振光的检原理图
λ /出 4λ /
4A
(a)
( b )
照第四按实验个的法方使用，λ / 片4与偏两振产片生圆偏振光，椭如图 3-01（2）a。 旋 A，转看到透射光强明光暗的续变化。连到找透射最亮光最或 的暗位，再置插入个 λ一 4 片，如图 /03-21b（） 。旋 λ转/ 4 片 ，使个 λ两/ 4 片的光 平行轴此。旋转 时A出现消，光则说，该偏明振光过 λ / 经4 片后成为线偏振，光从 说而明原振光偏椭为圆振偏光 理论。依参考据本验报实第四页告“ λ 的/4 片偏振光” 与 ②部分。偏振的检光出如图 3 -103所示： 眼
眼S
玻
片堆
璃SA
玻片璃堆 λ/ 4 图 03-31部分 偏光振检出的原理图
A
用
玻璃堆和片源光产部分生偏光振，用偏振片 A检，有明暗的规查律变，化但是无 光消使。 λ用/ 4 ，旋片 A转仍，然没消有现光，则象证其实部为分偏光。振
四、考思讨论
与——对述两个上检出验的实讨 上论面的检实出有验个一显问题明 ，我们即已获得的知偏振为椭圆光偏振或 光者分偏部振，光然利用其后性质进检行出在。实际中椭圆，偏振和光部分振偏 光应该如何出？检换言，之我们待检 椭圆的振偏， 光必未由偏是振和 片λ/ 4片产生 ，在的种情这况下，调两个 λ节 / 4片的光轴 相平行互是可行的不 我们可。建以立个黑一，来代表箱检待振光的产偏装置。 生图 如3-04 1所示
：
第步一，光学在导轨上偏振片 P放1旋转， 1P 使观到极强或察极的光位弱；第二步 ，偏放振片 P2旋转，其消光；使 第三，中间插入步 λ /4 片，旋转其消使光；第四 步，去 P1，将 撤P 2旋转 306，°出现两若次光消，明说光原椭为偏振 光圆，不若消，则说光明部分为振光偏
。
眼S
产
器
P生1
λ
/4
P2
图 3-014 椭偏圆振光或分偏振部光的出
检
原理图
这样
做原理仍的是使椭然圆偏振经光一过个 λ/4 片 生线偏成光。
振、参五考文献《
编新础物理基验实》斯骅吕段 忯家高 等育教出版 2社00.16《 大学理物通课用程光学》钟锡 华熙陈谋北 大京出版学 社020.23