偏振光光的衍射课件.ppt

1、实验实验11 11 偏振光特性研究偏振光特性研究实验目的实验目的 观察光的偏振现象，了解偏振光观察光的偏振现象，了解偏振光的产生方法和检验方法。的产生方法和检验方法。了解波片的作用了解波片的作用,用用1/41/4波片产生波片产生椭圆和圆偏振光椭圆和圆偏振光,并检验。并检验。偏振片的特性和作用偏振片的特性和作用MMNNI0IMMNNAA020cosII马吕斯定律马吕斯定律:起偏器起偏器 检偏器检偏器波片的特性和作用波片的特性和作用 双折射晶体双折射晶体sinAAo 合成偏振光合成偏振光/4;椭圆偏振椭圆偏振=/4;圆偏振圆偏振入射线偏振光入射线偏振光光轴光轴 ZAeAo1/41/4波波片片ZAc

2、osAAe2)(2dnneo=0O=15O=30O=45O=60O=75O=90O自然光、平面偏振光、圆偏振光自然光、平面偏振光、圆偏振光 自然光自然光 平面偏振光平面偏振光 圆偏振光圆偏振光OE0EbabXZYcYEaZOE0偏振方向偏振方向传播方向传播方向Eb偏振片偏振片P1光波是横波光波是横波波片波片椭圆偏振光 椭圆偏振光可用两列沿同一方向传播的频率相等、振动方向相互垂直的线偏振光叠加得到。这两列线偏振光的相位差不等于0、；如果二线偏振光的振幅相等，它们的相位差应不等于 0、/2、。光矢量端点在垂直于光传播方向的截面内描绘出椭圆轨迹。检偏器旋转一周，观察屏上光两强两弱。圆偏振光 圆偏振光

3、可用两列沿同一方向传播、同频率、同振幅、振动方向相互垂直且相位差等于/2 的线偏振光叠加得到。光矢量端点在垂直于光传播方向的截面内描绘出圆形轨迹。检偏器旋转一周，观察屏上光强无变化。偏振光分析偏振光分析按照3-11-6图依次放置各器件，调节两偏振片振动面垂直，插入1/4波片，改变波片角度，转动检偏片，在观察屏上观察各种偏振光的像，进行分析。各实验仪器稍后请看录像。?S“光线光线”拐弯了！拐弯了！光绕过障碍物偏离直线传播而进入几何阴影，并在屏光绕过障碍物偏离直线传播而进入几何阴影，并在屏幕上出现光强不均匀分布的现象，叫做幕上出现光强不均匀分布的现象，叫做光的衍射光的衍射。缝缝 图图2 2 夫琅和

4、费夫琅和费衍射衍射光源及观察屏距障碍物均为光源及观察屏距障碍物均为无限远无限远S缝缝P 图图1 1 菲涅耳菲涅耳衍射衍射光源或观察屏距障碍物较近光源或观察屏距障碍物较近夫琅和费单缝的衍射原理图夫琅和费单缝的衍射原理图 a单单 缝缝观观 察察 屏屏0P单单 缝缝观观 察察 屏屏la1L2Lkx夫琅和费单缝衍射的光强分布规律夫琅和费单缝衍射的光强分布规律2sin0uuIIsinau 其中其中0II为观察屏上任意一点的光强为观察屏上任意一点的光强;点的光强；点的光强；0P为衍射花样中心点为衍射花样中心点为入射光的波长为入射光的波长。（1 1）当）当 时，即衍射角时，即衍射角 或或 时有时有 ,为为

5、点的光强，是衍射花样的最大光强值，称为主极大点的光强，是衍射花样的最大光强值，称为主极大 光强，对应中央亮条纹。光强，对应中央亮条纹。0u000II 0P讨论讨论 :（2 2）当）当 ,即即则则 ，对应点的光强为极小，对应点的光强为极小(即出现暗条纹即出现暗条纹)，称为极小值级次。若用称为极小值级次。若用 表示光强极小值点到中表示光强极小值点到中心点心点 的距离，因衍射角的距离，因衍射角 极小，则极小，则kkx0Paksin)3,2,1(kku 0Iaksinalklxk 从上式可以看出，从上式可以看出，、和和 的变化都将引起衍的变化都将引起衍射条纹的变化。具体变化情况可参照以下两图：射条纹的

6、变化。具体变化情况可参照以下两图：la各级极大光强的位置和相应的光强值如下表：各级极大光强的位置和相应的光强值如下表：sinI00Ia43.1a46.2a47.30047.0I0017.0I0008.0I（3 3）在每两个相邻的最小光强值之间有一最大光强值，）在每两个相邻的最小光强值之间有一最大光强值，称为次极大光强，此时，称为次极大光强，此时，对应点出现亮条纹。对应点出现亮条纹。ak)21(sin),2,1(k 单缝宽度变化，衍射条纹宽度如何变化？单缝宽度变化，衍射条纹宽度如何变化？入射波长变化，衍射条纹如何变化入射波长变化，衍射条纹如何变化?1 1、观察夫朗和费单缝衍射现象、观察夫朗和费单

7、缝衍射现象a a、按上图组织光路，按上图组织光路，要尽可能大。打开激光器电源，调节各元要尽可能大。打开激光器电源，调节各元 件共轴，进一步调节各元件使观察屏上形成清晰的衍射花样；件共轴，进一步调节各元件使观察屏上形成清晰的衍射花样；b b、记录夫琅和费单缝衍射花样的特点；、记录夫琅和费单缝衍射花样的特点；c c、改变缝宽、改变缝宽a a，记录观察屏上衍射花样的变化规律；，记录观察屏上衍射花样的变化规律；d d、改变、改变 ，记录观察屏上衍射花样的变化规律。，记录观察屏上衍射花样的变化规律。ll测量夫琅和费单缝衍射的相对光强分布测量夫琅和费单缝衍射的相对光强分布a、如上图，移去观察屏，换上光电转

8、换器（数字式灵敏检流计、如上图，移去观察屏，换上光电转换器（数字式灵敏检流计 与之相与之相 连）；连）；b b、测出中央主极大光强、测出中央主极大光强 和和K=1K=1、2 2各级次极大光强，验证理各级次极大光强，验证理 论结果论结果 =0.047=0.047、0.0170.017（i=1i=1、2 2）；）；0/IIi0I请看仪器录像请看仪器录像a、按如图所示组织光路（加入扩束镜），调节各元件共轴，、按如图所示组织光路（加入扩束镜），调节各元件共轴，并且使观察屏上形成清晰的衍射花样；并且使观察屏上形成清晰的衍射花样；b b、改变缝到屏的距离，观察并记录衍射花样的变化规律、改变缝到屏的距离，观察并记录衍射花样的变化规律。2 2、观察菲涅尔单缝衍射现象观察菲涅尔单缝衍射现象偏振光分析偏振光分析按照3-11-6图各实验仪器录像。1.底座旋钮旋转至off，仪器可以移动；移动时应保持仪器不离开实验台，缓慢推动底座平移；仪器就位后将旋钮旋转至on，将仪器固定在实验台。2.松开固定螺丝调节各器件高度一致时，不要把器件调得过高而拔出插杆。3.测量夫朗和费衍射光强时，注意数字电流计的量程灯变化（1和10）；测量中央主极大光强时若超出量程（电流计显示为1），应缩小缝宽，增大光电转换器到狭缝的距离。注意事项：注意事项：ENJOY YOUR COURSE!