偏振光实验报告.doc

:某些双折射晶体对于光振动垂直于光轴的线偏振光有强烈吸收,而对于光振动平行于光轴的线偏振光吸收很少(吸收o光,经过e光),这种对线偏振光的强烈的选择吸收性质,叫做二向***。具有二向***的晶体叫做偏振片。P1P2A0A0cosθθ图2偏振片可作为起偏器。自然光经过偏振片后,变为振动面平行于偏振片光轴(透振方向),强度为自然光一半的线偏振光。如图1、图2所示:P1P2线偏光单色自然光线偏光图1图1中靠近光源的偏振片为起偏器,设经过后线偏振光振幅为(图2所示),光强为I0。与夹角为,因此经后的线偏振光振幅为,光强为,此式为马吕斯定律。实验数据及图形:从图形中能够看出符合余弦定理,数据正确。,1/4波片作用实验原理:偏振光垂直经过波片以后,按其振动方向(或振动面)分解为寻常光(o光)和非常光(e光)。它们具有相同的振动频率和固定的相位差(同波晶片的厚度成正比),若将它们投影到同一方向,就能满足相干条件,实现偏振光的干涉。分振动面的干涉装置如图3所示,M和N是两个偏振片,C是波片,单色自然光经过M变成线偏振光,线偏振光在波片C中分解为o光和e光,最后投影在N上,形成干涉。MCN图3分振动面干涉装置I0波片偏振片偏振片单色自然光考虑特殊情况,当M⊥N时,即两个偏振片的透振方向垂直时,出射光强为:;当M∥N时,即两个偏振片的透振方向平行时,出射光强为:。其中θ为波片光轴与M透振方向的夹角,δ为o光和e光的总相位差(同波晶片的厚度成正比)。改变θ、δ中的任何一个都能够改变屏幕上的光强。当δ=(2k+1)π(1/2波片)时,cosδ=-1,,出射光强最大,,出射光强最小;当δ=[(2k+1)π]/2(1/4波片)时,cosδ=0,,。特别地,利用1/4波片我们还能够得到圆偏振光和椭圆偏振光。当θ=45度时,得到圆偏振光,此时让偏振片N旋转一周,屏幕上光强不变。一般情况下,得到的是椭圆偏振光,让偏振片N旋转一周,屏幕上的光斑“两明两暗”。实验结果:半波片实验数据表:1/4波片实验数据:结论:线偏振光经过1/4波片后可能变成圆偏振光,椭圆偏振光也有可能仍是线偏振光。:线偏振光经过某些物质的溶液后,偏振光的振动面将旋转一定的角度,这种现象称为旋光现象。旋转的角度称为该物质的旋光度。一般见旋光仪来测量物质的旋光度。溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的旋光能力、溶液的性质、溶液浓度、样品管长度、温度及光的波长等有关。当其它条件均固定时,旋光度与溶液浓度C呈线性关系即(5-1)比例常数与物质旋光能力、溶剂性质、样品管长度、温度及光的波长等有关,C为溶液的浓度。物质的旋光能力用比旋光度即旋光率来度量,旋光率用下式表示:(5-2)(5-2)式中,右上角的t表示实验时温度(单位:℃),是指旋光仪采用的单色光源的波长(单位:nm),θ为测得的旋光度(0),l为样品管的长度(单位:dm),C为溶液浓度(单位:g/100mL)。由(5-2)式可知:偏振光的振动面是随着光在旋光物质中向前进行而逐渐旋转的,因而振动面转过角度θ透过的长度l成正比。振动面转过的角度θ不但与透过的长度l成正比,而且还与溶液浓度C成正比[14]。如果已知待测溶液浓度C和液柱长度l,只要测出旋光度θ就能够计算出旋光率。如果已知液柱长度为l固定值,可依次改变溶液的浓度C,就能够测得相应旋光度θ。并作旋光度与浓度的关系直线θ~C,从直线斜率、液桩长度l及溶液浓度C,可计算出该物质的旋光率;同样,也能够测量旋光性溶液的旋光度θ,确定溶液的浓度C。旋光性物质还有右旋和左旋之分。当面对光射来方向观察,如果振动面按顺时针方向旋转,则称右旋物质;如果振动面向逆时针方向旋转,称左旋物质。测量葡萄糖水溶液的浓度将已经配置好的装有不同的容积克浓度(单位:g/100mL)的葡萄糖。水溶液的样品管放到样品架上,测出不同浓度C下旋光度值。并同时记录测量环境温度和记录激光波长葡萄糖水溶液的浓度配制成C0、C0/2、C0/4、C0/8,0(纯水,浓度为零),共5种试样,浓度C0取30%左右为宜。分别将不用浓度溶液注入相同长度的样品试管中。测量不同浓度样品的旋光度(多次测量取平均)。用最小二乘法对旋光度、溶液浓度进行直线拟合(能够将C0作为1个单位考虑),计算出葡萄糖的旋光率。也能够以溶液浓度为横坐标,旋光度为纵坐标,绘出葡萄糖溶液的旋光直线,由此直线斜率代入公式(5-2),求得葡萄糖的旋光率。数据记录及处理图形:,在光测弹性仪上进行,先用具有双折射性能的透明材料制成和实际构件形状相似的模型,受力后,以偏振光透过模型,由于应力的存在,产生光的暂时双折射现象,再透过分析镜后产生光的干涉,在屏幕上