偏振光实验报告.doc

实验1、验证马吕斯定律实验原理:某些双折射晶体对于光振动垂直于光轴得线偏振光有强烈吸收,而对于光振动平行于光轴得线偏振光吸收很少(吸收o光,通过e光),这种对线偏振光得强烈得选择吸收性质,叫做二向***.具有二向***得晶体叫做偏振片。P1P2A0A0cosθθ图2 偏振片可作为起偏器。自然光通过偏振片后,变为振动面平行于偏振片光轴(透振方向),强度为自然光一半得线偏振光。如图1、图2所示:P1P2线偏光单色自然光线偏光图1图1中靠近光源得偏振片为起偏器,设经过后线偏振光振幅为(图2所示),光强为I0。与夹角为,因此经后得线偏振光振幅为,光强为,: 从图形中可以瞧出符合余弦定理,数据正确。实验2、半波片,1/4波片作用实验原理:偏振光垂直通过波片以后,按其振动方向(或振动面)分解为寻常光(o光)与非常光(e光)。它们具有相同得振动频率与固定得相位差(同波晶片得厚度成正比),若将它们投影到同一方向,就能满足相干条件,实现偏振光得干涉。分振动面得干涉装置如图3所示,M与N就是两个偏振片,C就是波片,单色自然光通过M变成线偏振光,线偏振光在波片C中分解为o光与e光,最后投影在N上,,当M⊥N时,即两个偏振片得透振方向垂直时,出射光强为:;当M∥N时,即两个偏振片得透振方向平行时,出射光强为:.其中θ为波片光轴与M透振方向得夹角,δ为o光与e光得总相位差(同波晶片得厚度成正比).改变θ、δ中得任何一个都可以改变屏幕上得光强。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波片我们还可以得到圆偏振光与椭圆偏振光。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,得到得就是椭圆偏振光,让偏振片N旋转一周,屏幕上得光斑“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:线偏振光通过1/4波片后可能变成圆偏振光,椭圆偏振光也有可能仍就是线偏振光。实验3、旋光效应实验原理:线偏振光通过某些物质得溶液后,偏振光得振动面将旋转一定得角度,。、溶液得性质、溶液浓度、样品管长度、温度及光得波长等有关。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、温度及光得波长等有关,C为溶液得浓度。物质得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,右上角得t表示实验时温度(单位:℃),就是指旋光仪采用得单色光源得波长(单位:nm),θ为测得得旋光度(0),l为样品管得长度(单位:dm),C为溶液浓度(单位:g/100mL).由(5-2)式可知:偏振光得振动面就是随着光在旋光物质中向前进行而逐渐旋转得,因而振动面转过角度θ透过得长度l成正比。振动面转过得角度θ不仅与透过得长度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与液柱长度l,只要测出旋光度θ就可以计算出旋光率。如果已知液柱长度为l固定值,可依次改变溶液得浓度C,~C,从直线斜率、液桩长度l及溶液浓度C,可计算出该物质得旋光率;同样,也可以测量旋光性溶液得旋光度θ,。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。测量葡萄糖水溶液得浓度将已经配置好得装有不同得容积克浓度(单位:g/100mL),、C0/2、C0/4、C0/8,0(纯水,浓度为零),共5种试样,浓度C0取30%。测量不同浓度样品得旋光度(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(可以将C0作为1个单位考虑),计算出葡萄糖得旋光率。也可以以溶液浓度为横坐标,旋光度为纵坐标,绘出葡萄糖溶液得旋光直线,由此直线斜率代入公式(5-2),:实验4、光弹效应光弹性试验就是应用光学方法研究受力构件中应力分布情况得试验,在光测弹性仪上进行,先用具有双折射性能得透明材料制成与实际构件形状相似得模型,受力后,以偏振光透过模型,由于应力得存在,产生光得暂时双折射现象,再透过分析镜后产