实验装置如图3-2所示。实验中的起偏器P1,检偏器P2,由气体激光器发出的线偏振光,强度为I1,经偏振片P1偏振后,输出线偏振光强度为I2,光矢量振动方向与P1P1'平行。经检偏器P2偏振后,光强变力I3,经过聚焦镜F放大后变为I4,在光屏上可以观测到光强的变化。由式(3-1) 只要P1P2与I1光矢量振动方向不垂直,产生的I2就是线偏振光,固定P,在某个位置,旋转P2,可以在计算机上看到输出波形为一条余弦曲线,最小值为零。实验波形图如图3-3
(2)产生椭圆偏振光。
图3-4 产生椭圆偏振光的实验装置
图3-3
实验装置如图3-4所示。实验中的起偏器P1,检偏器P2,由气体激光器发出的线
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偏振光,强度为I1,经偏振片P1偏振后,输出线偏振光强度为I2,光矢量振动方向与p1p1'平行。再经l/4波片W1产生两束振动方向互相垂直的线偏振光,合成为椭圆偏振光I3。在图中用虚线所示。令1/4波片W1与x轴的夹角为?。
Et=Jn……J2J1 Ei得:J=Jn……J2J1 (3-3)
又由式(3-1),知产生的光I3的琼斯矢量:
'?Ex??cos?2?isin?2sin?cos?'(1?i) ?'?=? '(1?i)2?icos?2Esin?cos??sin??y????'??? ???co?s2sin?cos?'? ? ?'2sin?co?ssin??????cos???? (3-4) ??sin??让P1P2与波片W1光轴方向不等于450,就能产生椭圆偏振光。再固定P1与W1在某个位置。拿去W2,旋转P2,可以在计算机上看,输出波形相对强度有两次极大和极小,但最小值不为零。
1/4波片W2与P2一起有赖检验光波的偏振态。用检偏器p1检验圆偏振光和椭圆偏振光时,因光强的变化规律与检验自然光和部分偏振光时相同,因为无法将它们区分开来。在检偏器前加上一块1/4波片W2。如果是圆偏振光,通过四分之一波片后就变成线偏振光,这样再转动检偏器P2时就可观察到光强有变化,并出现最大光强和消光。如果是自然光,它通过四分之一波片后仍为自然光,转动检偏器P2时光强仍然无变化。实验波形图如图3-5所示
图 3-5
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(3)产生圆偏振光。
实验装置如图3-4所示。实验中的起偏器P1,检偏器P2 .由气体激光器发出的线偏振光,强度为I1,经偏振片P1偏振后,输出线偏振光强度为I2,光矢量振动方向与P1P2平行。再经l/4波片W1产生两束振动方向互相垂直的线偏振光,合成光为椭圆偏振光I3。转动波片W1再某个特定的位置,I3变为圆偏振光,经过聚焦镜F放大后没,输出到CCD光强探测器,在计算机上输出波形曲线。由式(3-1)和(3-3),
???4知产生的圆偏振光I3琼斯矢量
(3-5)
当P1P2与波片W1,光轴方向成450角时,就能产生圆偏振光。此时固定P1与
W1在某个位置,拿去W2,旋转P2,此时计算机上输出的波形应近似为一条
平行于X轴的直线。实验波形图如图3-6所示:
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图3-6
4.偏振光的应用实例
1、汽车车灯
汽车夜间在公路上行驶与对面的车辆相遇时,为了避免双方车灯的眩目,司机都关闭大灯,只开小灯,放慢车速,以免发生车祸。如驾驶室的前窗玻璃和车灯的玻璃罩都装有偏振片,而且规定它们的偏振化方向都沿同一方向并与水平面成45度角,那么,司机从前窗只能看到自已的车灯发出的光,而看不到对面车灯的光,这样,汽车在夜间行驶时,即不要熄灯,也不要减速,可以保证安全行车。
另外,在阳光充足的白天驾驶汽车,从路面或周围建筑物的玻璃上反射过来的耀眼的阳光,常会使眼睛睁不开。由于光是横波,所以这些强烈的来自上空的散射光基本上是水平方向振动的。因此,只需带一副只能透射竖直方向偏振光的偏振太阳镜便可挡住部分的散射光。 2、观看立体电影
在拍摄立体电影时,用两个摄影机,两个摄影机的镜头相当于人的两只眼睛,它们同时分别拍下同一物体的两个画像,放映时把两个画像同时映在银幕上。如果设法使观众的一只眼睛只能看到其中一个画面,就可以使观众得到立体感。为此,在放映时,两个放放像机每个放像机镜头上放一个偏振片,两个偏振片的偏振化方向相互垂直,观众戴上用偏振片做成的眼镜,左眼偏振片的偏振化方向与左面放像机上的偏振化方向相同,右眼偏振片的偏振化方向与右面放像机上的偏振化方向相同,这样,银幕上的两个画面分别通过两只眼睛观察,在人的脑海中就形成立体化的影像了。 3、生物的生理机能与偏振光
人的眼睛对光的偏振状态是不能分辨的,但某些昆虫的眼睛对偏振却很敏感。比如蜜蜂有五支眼、三支复眼、两支复眼,每个复眼包含有6300个小眼,这些小眼能根据太阳的偏光确定太阳的方位,然后以太阳为定向标来判断方向,所以蜜蜂可以准确无误地把它的同类引到它所找到的花丛。
再如在沙漠中,如果不带罗盘,人是会迷路的,但是沙漠中有一种蚂蚁,它能利用天空中的紫外偏光导航,因而不会迷路。 4、LCD液晶屏
LCD技术是把液晶灌入两个列有细槽的平面之间。这两个平面上的槽互相垂直(相交成90度)。也就是说,若一个平面上的分子南北向排列,则另一平面上
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