光的偏振是指光的振动方向不变,或电矢量末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹呈椭圆或圆的现象.光的偏振最早是牛顿在1704~1706年间引入光学的;光的偏振这一术语是马吕斯在1809年首先提出的,并在实验室发现了光的偏振现象;麦克斯韦在1865~1873年间建立了光的电磁理论,从本质上说明了光的偏振现象 .按电磁波理论,光是横波,它的振动方向和光的传播方向垂直.自然光是各方向的振幅相同的光,对自然光而言,它的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内可取所有可能的方向,没有一个方向占有优势.若把所有方向的光振动都分解到相互垂直的两个方向上,则在这两个方向上的振动能量和振幅都相等.线偏振光是在垂直于传播方向的平面内,光矢量只沿一个固定方向振动。
部分偏振光可以看作自然光和线偏振光混合而成,即它有某个方向的振幅占优势。圆偏振光和椭圆偏振光是光矢量末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹呈圆或椭圆。起偏器是将非偏振光变成线偏振光的器件;检偏器是用于鉴别光的偏振光状态的器件. 利用光的偏振现象在物理学方面可测量材料的厚度和折射率,可以了解材料的微观结构。利用偏振光的干涉现象在力学上检测材料压力分布,应用于建筑工程学方面可以检测桥梁和水坝的安全度。
1.主窗口:
打开偏振光观察与研究的仿真实验,从实验仪器栏中点击拖拽仪器至实验台上,如下图所示:
2.正式开始实验:
(1)光源调节
双击桌面上光源小图标,弹出光源的调节窗体,可以单击光源的开关按钮,切换光源的开关状态;同时可以点击“选择发出光”按钮来选择光源发出光类型,光源默认发出的是“自然光”。
(2)偏振片调节
双击桌面上偏振片小图标,弹出偏振片的调节窗体。初始化时偏振片的旋转角度是随机的,用户使用时需要手动去校准。最大旋转范围为360°,最小刻度为1°。可以通过点击调节窗体中旋钮来逆时针或顺时针旋转偏振片旋转的最小刻度单位为1°。当鼠标按住选择不放,则偏振片则会不停的旋转,直到鼠标松开。
(3)波晶片调节(含1/2λ和1/4λ波晶片)
双击桌面上波晶片小图标,弹出波晶片的调节窗体。初始化时波晶片的旋转角度是随机的,用户使用时需要手动去校准。最大旋转范围为360°,最小刻度为1°。可以通过点击调节窗体中旋钮来逆时针或顺时针旋转偏振片。旋转的最小刻度单位为1°。当鼠标按住选择不放,则偏振片则会不停的旋转,直到鼠标松开。
(4)光屏调节
双击桌面上光屏小图标,弹出光屏的调节窗体。光屏界面会显示一个光圈,光圈中的光的强度是会根据光源、偏振片、波晶片之间的关系来自动调整的;另外光屏中会显示当前光强的数值(最大值为100)。
(5)实验中用户打开光源,选择好发出光类型后,可以通过旋转偏振片、波晶片来观察光屏上光强的变化。
(6)保存数据,单击记录数据按钮弹出记录数据页面。
在记录数据页面的相应地方填写实验中的测量数据,点击关闭按钮,则暂时关闭记录数据页面;再次点击记录数据按钮会显示记录数据页面。