南昌大学物理实验报告
课程名称： 大学物理实验
实验名称： 偏振光实验
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实验地点： 座位号：
实验时间：
一、实验目的： 1、进一步熟悉分光计的结构，掌握调节分光计的方法及使用。 2、了解产生和检验偏振光的原理和方法及使用的元件，加深对理论知识的理解。 3、观察光的偏振现象，测量布儒斯特角。 二、实验原理： 光波是一种特定频率范围内的电磁波，在这种电磁波中起光作用的主要是电场矢量，因此，电场矢量又称为光矢量。由于光波是横波，所以光波中光矢量的振动方向和光的传播方向垂直。我们平时所见的光源，它们的发光机理是由为数众多的原子或分子等的自发辐射，在垂直于其传播方向的平面内，光波沿各个方向振动的光矢量都有，平均来讲，光矢量的分布各向均匀，而且各个方向光振动的振幅也相同，这种光叫做自然光。如果在垂直于其传播方向的平面内，光波的光矢量只沿一个固定的方向振动．这种光叫做完全偏振光，又称为线偏振光，如图1。介于完全偏振光和自然光之间的情形，叫做部分偏振光。 图1 偏振光实验 在光学实验中，常用某些装置完全或者部分移去自然光中两相互垂直的分振动之一，就可获得完全或者部分偏振光。从自然光获得偏振光的过程叫做起偏；获得偏振光的器件或装置叫做起偏器。起偏器有多种，例如，利用光的反射和折射起偏的玻璃片；利用晶体的双折射特性起偏的尼科耳棱镜以及利用晶体的二向色性的各类偏振片等。 当一束自然光在两种不同性介质的分界面上反射和折射时，不但光的传播方向要改变，而且其偏振状态也要发生变化。一般情况下，反射光和折射光不再是自然光，而是部分偏振光。在反射光中垂直于入射面的光振动多于平行振动，而在折射光中平行于入射面的光振动多于垂直振动，如图2所示．而且反射光的偏振化程度与入射角有关。当入射角等于某一特定值i0时，反射光将变为光矢量垂直于入射面的完全偏振光，此时tani0?n2/n1且i0???90?．i0叫做布儒斯特角，该式称为布儒斯特定律，如图3所示。
图2 自然光反射和折射后产生部分偏振光 图3 起偏振角 三、实验内容和步骤： （1）调节分光计，用自准直法使望远镜聚焦于无穷远，望远镜的光轴与分光计的转轴中心垂直，平行光管与望远镜同轴并出射平行光，观察望远镜的光轴与载物台的台面平行。 （2）观测布儒斯特角 分光计是用来准确测量角度的仪器．用钠光灯做光源调好分光计，把三棱镜放在载物台上，让其入射角大约为60。转动望远镜找到反射光线，如图4所示。 图4 三棱镜产生的反射与折射 在望远镜的前端安放一偏振片，慢慢转动偏振片，通过望远镜观察反射光线，可以看到反射光线的强弱发生周期性变化。这就说明反射光是部分偏振光，继续仔细观察．当发现光线强度最弱时，固定偏振片。这时就说明偏振片的偏振化方向与入射面平行。继续慢慢转动载物台、即不断改变人射角．此时望远镜中的反射光的光强度也不断变化，当载物台转到某一位置时，望远镜中的反射光线将完全消失，这时的反射光为完全偏振光，如图5所示，先固定载物台，然后转动或者取下偏振片，在望远镜中重新看到反射光线，并让其与望远镜的叉丝重台。通过分光计的读数窗口读出该位置的两游标读数θ1和θ2，然后取下三棱镜．转动望远镜使它直接对准平行光管．并使入射光线与望远镜的叉丝重台，再次读出对称的两游标的读数θ1’和θ2’。
南昌大学偏振光实验报告
