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P C C’ A 半导体 激光器
起偏器
1/4波片 1/4波片
检偏器
接收器
光功率计
图4 验证1/4波片作用光路图
２．圆、椭圆偏振光的鉴别：
单用一块偏振片无法区别圆偏振光和自然光，也无法区分椭圆偏振光和部分偏振光，请设计一个实验，要求用一块1/4波片产生圆偏振光或椭圆偏振光，再用另一块1/4波片将其变成线偏振光。（该线偏振光振动方向是否还和原来一致）记录下你的实验过程和实验结果，通过这个实验，想一想：是否可借助于1/4波片把圆偏振光和自然光分别开来，把椭圆偏振光和部分偏振光分别开来，为什么？
３．1/２波片的作用（客户可以直接选配1/2波片完成此实验）：
１）如图4所示的装置中，在Ａ和Ｃ分别处于Ａ(０)和Ｃ(０)位置时，在Ｃ和Ａ之间再插
入一个1/4波片Ｃ＇使Ｃ和Ｃ＇组成一个1/２波片，请考虑如何实现这一要求？ ２）在Ｐ和A之间放上由Ｃ和Ｃ＇组成一个1/２波片，将此波片旋转360°,能看到几次
消光？请加以解释。
３）将Ｃ和Ｃ＇组成的1/２波片，任意转过一个角度，破坏消光现象，再将Ａ旋转360°,
又能看到几次消光？为什么？
４）改变由Ｃ和Ｃ＇组成的1/２波片的快（或慢）轴与激光振动方向之间夹角θ的数值，
使其分别为15°、30°、45°、60°、75°、90°。旋转Ａ到消光位置，记录相应的角度?，解释上面实验结果，并由此了解1/２波片的作用。 4、验证马吕斯定律
利用连续通过两个偏振器的偏振光，调出不同强度的光强，测量检偏器出射光强I与转角φ关系
（1） 半导体激光器输出激光为部分偏振光，在其后面放起偏器，并用探测器测量经起偏
器出射的光强。当检测至最大光强时，此时起偏器光轴与部分偏振光最强方向一致。
'（2） 在起偏器与探测器间加检偏器，转动检偏器测量检偏器出射最大光强，记为I0，应
反复多测几次，求平均值I0和检偏器读数。（为何必须反复多测几次求平均值？）以?0作为0角。然后，每隔10或15，改变角度，测量由检偏器出射光强I，用lncos0
0
0
?n为自变量，lnI为应变量，对lnI－lncos?进行直线拟合，求得函数I?I0cos?中的n及相关系数r,以此证明马吕斯定律。
光路图如下：
激光器起偏器检偏器接收器
图5 验证马吕斯定律光路图
【实验数据】（注：以下数据不作为仪器验收标准，仅供实验时参考） １．1/４波片的作用
当Ａ的偏振轴与Ｐ的偏振轴垂直时，偏振片Ａ消光时的位置Ａ(０)为65，在Ａ与Ｐ之间插入1/４波片Ｃ，旋转Ｃ到再次出现消光，Ｃ的位置Ｃ(０)为136旋转1/４波片Ｃ，改变其快（或慢）轴与入射的线偏振光电矢量之间夹角θ，当θ分别为15、30、45、60、75、90时，将Ａ旋转360，观察光强的变化情况，发现出现二次极大和二次极小，二次极大或极小值基本相等，并且从极大到极小或从极小到极大，偏振片Ａ都转过约90，由此可说明线偏振光通过1/４波片后，出射光可能为线偏振光，圆偏振光或椭圆偏振光，关键取决于θ，观察结果如下表所示。
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表1 1/４波片的作用 1/４波片转过的角度θ 15° 30° 45° 60° 75° 90° 6.3 24.7 53.6 29.6 7.7 0.1 Ａ转动360,现测到极大、 极小值的光功率读数/?w 105.5 90.7 70.1 89.3 107.4 115.6 6.6 23.8 51.3 28.8 7.3 0 109.7 90.4 68.5 88.5 106.1 118.6 光的偏振性质 椭圆偏振光 椭圆偏振光 近似圆偏振光 椭圆偏振光 椭圆偏振光 线偏振光 0２．圆偏振光与自然光、椭圆偏振光与部分偏振光的鉴别
单用一块偏振片无法区别圆偏振光和自然光，也无法区别椭圆偏振光和部分偏振光。必须再借助于一块1/４波片，才能达到目的，具体做法是：按图２装置，先使Ａ处于Ａ(０)位置，这时产生消光现象，然后将1/４波片Ｃ放在Ａ前面，并从Ｃ(0）位置转过45°，再转动Ａ，光功率计变化很小，说明线偏振光通过该波片变成圆偏振光，然后再在Ｃ和Ａ之间加入另一块1/４波片C，再转动Ａ，发现有消光现象，说明圆偏振光经1/４波片后变成线偏振光，而自然光通过1/４波片仍为自然光，这样可以将二者区分。
当1/４波片Ｃ转过的角度不为０°、 45°等一些特殊角度，线偏振光通过它出射的一般是椭圆偏振光，如用偏振片Ａ检查，可发现透射光强虽有变化，但不出现消光现象，再在Ｃ和Ａ之间加入另一块1/４波片C，使其快（或慢）轴与椭圆偏振光的长（或短）轴平行，则通过C透射光也为线偏振光，用偏振片Ａ检查，可发现有消光现象，而部分偏振光通过1/４波片后，仍为部分偏振光，这样也可以将二者区分。 ３、1/２波片的作用（客户可以直接选配1/2波片完成此实验）
１）分别测得Ａ，Ｃ和C的零点位置为：Ａ(０)为65、Ｃ(０)为136、C(0)为285;
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'''''２）将Ｃ和C组成一个1/２波片；
如图4所示的装置中，在Ａ和Ｃ分别处于Ａ(０)和Ｃ(０)位置时，在Ｃ和Ａ之间，再插入一个1/４波片C，转动C，使再次出现消光现象，记下C(０)＝285，这时C的快轴
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'''''与Ｃ的快轴可能平行，也可能垂直，然后将Ｃ和C同时转过15,如果仍然出现消光现象，
'0说明Ｃ和C快轴互相垂直，则只要将其中一块1/４波片转过90, 则Ｃ和C已组成一个1/２波片。如不再出现消光现象，说明Ｃ和C已组成一个1/２波片，转动Ａ到再次出现消光现象，记录相应的角度?为95°,可见线偏振光通过1/２波片后出射的仍为线偏振光，只是偏振方向转过30°即2?，使1/２波片的快（或慢）轴与线偏振光振动方向之间夹角?分别为30°、45°、60°、75°、90°。转Ａ到消光位置，记录相应的角度?，可进一步验证这一点。
表2 1/２波片的作用
''''o
'?' 95° 125° 155° 185° 215° 245° ? 15° 30° 45° 60° 75° 90° 线偏振光经1/２波片后震动方向转过角度 30° 60° 90° 120° 150° 180° 4、马吕斯定律的验证
I?I0cosn?
式中，I0为检偏器光轴与偏振光电矢量同方向时，输出的最大光强。I为检偏器光轴与偏振光电矢量夹角为?时，输出的光强，n为待定常数
表3 验证马吕斯定律结果
?0/0 ?1/0 346.0 356.0 6.0 ?/0 0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 ?/uW 57.2 55.1 50.8 43.3 33.8 23.5 COS? 1.000 0.985 0.940 0.866 0.766 0.643 346.0 16.0 26.0 36.0