偏振现象的观测与应用
偏振现象的观测与应用
【实验目的及要求】
1.掌握产生和检验偏振光的方法，加深对光的偏振现象的认识；
2.验证马吕斯定律；
3.学习使用旋光仪测量糖溶液浓度。
【实验原理】
1.偏振光的概念
光的波动的形式在空间传播属于电磁波，它的电矢量E与磁矢量H相互垂直。E和H均垂直于光的传播方向，故光波横波。
实验证明光效应主要由电场引起，所以电矢量E的方向定为光的偏正方向。
自然光源（如日光，各种照明灯等）发射的光是由构成这个光源的大量分子或原子发出的光波的合成。这些分子或原子的热运动和辐射是随机的，它们所发射的光振动，出现在各个方向的几率相等，这样的光叫做自然光。
自然光经过媒介质的反射、折射或者吸收后，在某一方向上振动比另外方向上强，这种光称为部分偏振光。如果光振动始终被限制在某一确定的平面内，则称为平面偏振光，也称为线偏振光或完全偏振光。偏振光电矢量E的端点在垂直于传播方向的平面内运动轨迹是一圆周，称为圆偏振光，是一椭圆的则称为椭圆偏振光。
2.获得线偏振光的方法
自然光变成偏振光称作起偏，可以起偏的器件分为透明和反射两种形式。
（1）反射式起偏器
自然光在两种媒质的界面处反射和折射，当入射角φb满足tanφb=n12时，反射光成
为振动方向垂直于入射面的线偏振光，这个规律称布儒斯特定律，φb称为布儒斯特角或起偏角，而折射光为部分偏振光。
如果自然光以入射光φb投射在多层的玻璃堆上，经过多次反射后，透镜出的光也接近于线偏振光，其振动面平行于入射面。
（2）透射式起偏器
晶体起偏器：利用某些晶体的双折射现象可以获得较高质量的线偏振光，如尼科尔棱镜，这类偏光器件价格昂贵。
偏振片：一般用具有网状分子结构的高分子化合物—聚乙烯醇薄膜作为片基，将这种薄膜浸染具有强烈二向色性的碘，经过硼酸水溶液的还原稳定后，再将其单向拉伸4～5倍以上而制成。这种偏振片称H偏振片。此外用另外方法还可以制成K偏振片、L偏振片。
3.马吕斯定律
自然光通过偏振片变成光强为I0,振幅为A的线偏振光，在垂直入射到另外一块偏振片上，出射光强为：
I=I0cosθ
这就是马吕斯定律。θ为两偏振片透振方向之间的夹角。
4.波片的偏光作用
单轴晶体制成厚度为L，表面平行于光轴的片，称为波片。波片有正晶体或负晶体之分。 一束振幅为A的线偏振 光垂直入射在波片表面，且振动方向与光轴夹角为θ，在晶体2
内分解成o光和e光，振幅分别是A0=Asinθ，Ae=Acosθ经过波片后，二光产生位相差