偏振光特性的研究实验报告

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偏振光特性的研究实验报告

篇一：偏振光的研究实验报告 偏振光 的 研 究

班级：物理实验班21学号：2120909006姓名：黄忠政 光的偏振现象是波动光学的一种重要现象，它的发现证实了光是横波，即光的振动垂直于它的传播方向。光的偏振性质在光学计量、光弹技术、薄膜技术等领域有着重要的应用。

一．实验目的：

1.了解产生和检验偏振光的原理和方法； 2.了解各种偏振片和波片的作用。 二．实验装置；

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计算机，格兰陵镜，1/2、1/4波片，调节支架，光电接系统，激光器。 三．实验原理：

1.偏振光的概念和基本规律 （1）偏振光的种类

光波是一种电磁波，根据电磁学理论，光波的矢量e、磁矢量h和光的传播方向三者相互垂直，所以光是横波。通常人们用电矢量e代表光的振动方向，而电矢量e和光的传播方向所构成的平面称为光波的振动面。

普通光源发出的光是由大量原子或分子的自发辐射所产生的，它们所发射的光的电矢量在各个方向振动的几率相同，称为自然光。电矢量的振动方向始终沿某一确定方向的光，称为线偏振光或平面偏振光。若电矢量在各个方向都振动，但在某个固定方向占绝对优势，这种光称为部分偏振光，电矢量的末端在垂直于光传播方向的任一平面内做椭圆（或圆）运动的光，称为椭圆（或圆）偏振光。各种偏振光的电矢量e如图1所示，注意光的传播方向垂直于纸面。 （2）偏振光、波片和偏振光的产生

通常的光源都是自然光，研究光的偏振性质，必须采用一些物理方法将自然光变成偏振光，这一转变过程称为起偏，获得线偏振光的器件称为起偏器。线偏振光可用人造偏振片获得，如：某些有机化合物晶体具有二向色性，用这些材料

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制成的偏振片，能吸收某一方向振动的光，与此方向垂直振动的光则能通过，从

而产生线偏振光；还可以利用光的反射和折射起偏的平行玻璃片堆；利用晶体的双折射特性起偏的尼科尔棱镜等。 椭圆偏振光、圆偏振光可用波片来产生，将双折射晶体割成光轴与表面平行的晶片，就制成波片了。当波长为λ线偏振光垂直入射到厚度为d波片时，线偏振光在此波片中分成o光和e光，

二者的电矢量e分别垂直于和平行于光轴，它们的传播方向相同，但在波片中的传播速度v0、ve却不同。如图2所示。因此折射率n0=c/v0、ne=c/ve是不同的，于是，通过波片后，o光和e光的相位差ΔΦ和光程差δ分别为Δφ=2Π（n0-ne）/λ,δ=(n0-ne)d能产生光程差为λ/2的波片称为λ/2波片（或半波片），能产生光程差为λ/4的波片称为λ/4波片。

从波片透射出来的o光和e光将会复合在一起，并呈现不同的偏振状态。线偏振光通过全波片后，透射光仍是线偏振光；线

偏振光以а角通过λ/2波片后，仍是线偏振光，但偏振面转过2а角（а为入射光振动面与波片光轴的夹角）；线偏振光以а角通过λ/4波片后，透射光一般为椭圆偏振光；但当а=0或Π/2时，透射光仍是线偏振光；当а=П/4时，透

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射光为圆偏振光。 （3）偏振光的检验

鉴别偏振光的偏振状态的过程称为检偏，检偏装置称为检偏

器。实际上检偏器和起偏器是通用的，例如，把偏振片用于起偏就是起偏器，用于检偏就是检偏器。

线偏振光通过检偏器后，透射光的光强遵守马吕斯定律。设强度为I0的线偏振光垂直入射到一个理想的偏振片（检偏器）上，如图3所示，则透射光的光强为（不计光吸收） I=I0cos2θ

式中θ为线偏振光的振动方向与偏振片偏振化方向之间的夹角。显然转到检偏器时，透射光的强度I将发生周期性变化。当

篇二：偏振光实验报告 实验报告

姓名：高阳班级：F0703028学号：5070309013同组姓名：王雪峰

实验日期：20XX-3-3 指导老师：助教10 实验成绩：批阅日期： 偏振光学实验 【实验目的】

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1.观察光的偏振现象,验证马吕斯定律2.了解1/2波片,1/4波片的作用

3.掌握椭圆偏振光,圆偏振光的产生与检测. 【实验原理】 1．光的偏振性

光是一种电磁波，由于电磁波对物质的作用主要是电场，故在光学中把电场强度e称为光矢量。在垂直于光波传播方向的平面内，光矢量可能有不同的振动方向，通常把光矢量保持一定振动方向上的状态称为偏振态。如果光在传播过程中，若光矢量保持在固定平面上振动，这种振动状态称为平面振动态，此平面就称为振动面（见图１）。此时光矢量在垂直与传播方向平面上的投影为一条直线，故又称为线偏振态。若光矢量绕着传播方向旋转，其端点描绘的轨道为一个圆，这种偏振态称为圆偏振态。如光矢量端点旋转的轨迹为一椭圆，就成为椭圆偏振态（见图2）。 2．偏振片

虽然普通光源发出自然光，但在自然界中存在着各种偏振光，目前广泛使用

的偏振光的器件是人造偏振片，它利用二向色性获得偏振光（有些各向同性介质，在某种作用下会呈现各向异性，能强烈吸收入射光矢量在某方向上的分量，而通过其垂直分量，从而使入射的自然光变为偏振光介质的这种性质称为二

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向色性。）。偏振器件即可以用来使自然光变为平面偏振光——起偏，也可以用来鉴别线偏振光、自然光和部分偏振光——检偏。用作起偏的偏振片叫做起偏器，用作检偏的偏振器件叫做检偏器。实际上，起偏器和检偏器是通用的。 3.马吕斯定律

设两偏振片的透振方向之间的夹角为α，透过起偏器的线偏振光振幅为A0，

则透过检偏器的线偏振光的振幅为A，A=A0cosɑ，强度I=A，I=A0cosɑ=Ｉ 20 22 2

cosɑ=cosɑ式中I0为进入检偏器前（检偏器无吸收时）线偏振光的强度。 22

这就是１８０９年马吕斯在实验中发现的，所以称马吕斯定律。显然，以

光线传播方向为轴，转动检偏器时，透射光强度Ｉ将发生周期变化。

若入射光是部分偏振光或椭圆偏振光，则极小值部位０。若光强完全不变化，则入射光是自然光或圆偏振光。这样，根据透射光强度变化的情况，可将线偏振光和自然光和部分

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偏振光区别开来。

4．椭圆偏振光、圆偏振光的产生；1/2波片和1/4波片的作用

当平面偏振光同过1/2波片后，产生的仍是平面偏振光，但它与原入射光的

夹角为2ɑ（ɑ为入射光振动面与波片光轴的夹角，下同）； 当平面偏振光同过1/4波片后，产生偏振光的性质与ɑ相关：

ɑ=0时：出射光为振动方向平行1/4波片光轴的平面偏振光。ɑ=21/4波片光轴的平面偏振光。ɑ=4ɑ为其他值时，出射光为椭圆偏振光。 ππ

我们使平面偏振光通过1/2波片，1/4波片，产生各种性质的偏振光，来研

究它们的性质以及它们之间的关系。 原始数据记录表1验证马吕斯定律 偏振片初始角度为218度

从表中可知,当偏振片角度余弦的平方值相同时,光电流值也基本保持相同,这就说明光电流值与偏振片角度余弦的平方值相关。下面我们取表格中的前一半数据(即一组不同的角度和其对应得光电流值作图)，来观察其关系 从图中可见，光电流强度与角度余弦值的平方成线形关

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系，这也就验证了马吕斯定律。

2.线偏振光通过1/2波片时的现象和1/2波片的作用 由此可见,为达到消光,检偏器转过角度与1/2波片转过角度保持一致。而若检偏器固定,将1/2波片转过360度,会观察到两次消光；同样地,若1/2波片固定,将检偏器转过360度,同样会观察到两次消光。由此可见,线偏振光通过1/2波片后,它仍是线偏振光,只是发生了角度的改变而已。 篇三：偏振光的研究最好最完整的实验报告 偏振光的研究最好最完整的实验报告

物理实验报告实验名称：偏振光的研究我的班级：本硕111班我的姓名：龚林吉我的学号：5701111066实验老师：袁吉仁（T035）实验时间：20XX年10月23日下午13:00偏振光的研究本硕111班龚林吉5701111066目录偏振光的研

究...................................................................................................................................2一、实验目

的................................................................................................................................ ...2二、实验原

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理...................................................................................................................................22.1光的偏振

性.......................................................................................................................22.2偏振

片...............................................................................................................................32.3马吕斯定

律.......................................................................................................................42.4椭圆偏振光、圆偏振光的产生和四分之一波片的作

用...............................................4三、实验仪

器....................................................................................................

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...............................、实验内容与操

作........................................................................................................................1验证线偏振光（即马吕斯定

律）....................................................................................2验证椭圆偏振光含圆偏振

光.......................................................................................5五、实验数据记录与处

理...............................................................................................................65.1验证马拉斯定

律...............................................................................................................65.2验证椭圆偏振光（含圆偏振

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光）...................................................................................7°5.2.1当1/4波片在α0

时............................................................................................7° 5.2.2当1/4波片转到α30

时......................................................................................8° 5.2.3当1/4波片转到α45

时......................................................................................9六、实验结

论.................................................................................................................................106.1验证马吕斯定律实验的结果分

析.................................................................................116.2验证椭圆偏振光

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（含圆偏振光）实验的结果分

析.....................................................11七、实验思考与讨

论................................................................................................... ..................12八、注意事

项.................................................................................................................................13九、实验心得与体

会.....................................................................................................................13十、参考资

料.................................................................................................................................13十一、附

录.................................................

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....................................................................................131偏振光的研究本硕111班龚林吉5701111066偏振光的研究一、实验目的1、观察光的偏振现象，加深对光波传播规律的理解。2、掌握产生和检验偏振光的条件和方法。3、验证马吕斯定律。4、用1/4波片产生椭圆偏振光和圆偏振光，并验证椭圆偏振光。5、学会用计算机软件画数据分析图。二、实验原理2.1光的偏振性光是一种电磁波，由于电磁波对物质的作用主要是电场，故在光学中把电场强度e称为光矢量。光波是波长较短的电磁波，电磁波是横波，光波中的电矢量与波的传播方向垂直。光的偏振观象清楚地显示了光的横波性。光大体上有五种偏振态，即线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光、自然光和部分偏振光。而线偏振光和圆偏振光又可看作椭圆偏振光的特例。2.1.1自然光光是由光源中大量原子或分子发出的。普通光源中各个原子发出的光的波列不仅初相彼此不 相关，而且光振动方向也是彼此不相关的，呈随机分布。在垂直于光传播方向的平面内，沿各个方向振动的光矢量都有。平均说来，光矢量具有轴对称而且均匀的分布，各方向光振动的振幅相同，各个振动之间没有固定的相联系，这种光称为自然光或非偏振光（如右图所示）。我们设想把每个波列的光矢量都沿任意取定的x轴和y轴分解，由于各波列的光矢量的相和振动方向都是无规则分布的，将所有波列光

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矢量的x分量和y分量分别叠加起来，得到的总光矢量的分量ex和ey之间没有固定的相关系，因而它们之间是不相干的。同时ex和ey的振幅是相等的，即AxAy。这样，我们可以把自然光分解为两束等幅的、振动方向互相垂直的、不相干的线偏振光。这就是自然光的线偏振表示，如下图（a）所示。分解的两束线偏振光具有相等的强度IxIy，又因自然I光强度IIxIy；所以每束线偏振光的强度是自然光强度的1/2，即IxIy2通常用图（b）的方法表示自然光。图中用短线和点分别表示在纸面内和垂直于纸面的光振动，点和短线交替均匀画出，表示光矢量对称而均匀的分布。

2.1.2线偏振光光矢量只沿一个固定的方向振动时，这种光称为线偏振光，又称为平面偏振光。光矢量2偏振光的研究本硕111班龚林吉5701111066的方向和光的传播方向所构成的平面称为振动面，如图（a）所示。线偏振光的振动面是固定不动的，图（b）所示是线偏振光的表示方法，图

中短竖线表示光振动在纸面内，点表示光振动垂直于纸面。

2.1.3部分偏振光部分偏振光是介于线偏振光与自然光之间的一种偏振光，在垂直于这种光的传播方向的平面内各方向的光振动都有，但它们的振幅不相等，如下左图（a）所示。这种部分偏振光用数目不等的点和短线表示。在下左

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图（b）中，上图表示在纸面内的光振动较强，下图表示垂直纸面的光振动较强。要注意，这种偏振光各方向的光矢量之间也没有固定的相的关系。2.1.4圆偏振光和椭圆偏振光这两种光的特点是在垂直于光的传播方向的平面内，光矢量按一定频率旋转。如果光矢）量端点轨迹是一个圆，这种光叫圆偏振光（见上右图（a）。如果光矢量端点轨迹是一个椭）圆，这种光叫椭圆偏振光（见上右图（b）。2.2偏振片偏振片是利用某些有机化合物晶体的“二向色性”制成的。当自然光通过这种偏振片后，光矢量垂直于偏振片透振方向的分量几乎完全被吸收，光矢量平行于透振方向的分量几乎完全通过，因此透射光基本上为线偏振光。偏振器件即可以用来使自然光变为平面偏振光—起偏，也可以用来鉴别线偏振光、自然光和部分偏振光—检偏。用作起偏的偏振片叫做起偏器，用作检偏的偏振器件叫做检偏器。偏振片对入射光具有遮蔽和透过的功能，可使纵向光或横向光一种透过，一种遮蔽。它是由偏振膜、内保护膜、压敏胶层及外保护膜层压而成的复合材料。有黑白和彩色二类，按应用又可分

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