光偏振现象的研究实验报告

光偏振现象的研究实验报告
一、引言
光偏振现象是指光波在传播过程中，振动方向只在一个平面内的现象。

光偏振现象的研究对于理解光学原理及其应用具有重要意义。

本实验
旨在通过测量不同偏振方向下透射光强度的变化，探究光偏振现象的
基本原理及其应用。

二、实验原理
1. 光偏振概念
当一束光波在传播过程中，振动方向只在一个平面内时，称为偏振光。

如果此时所选平面与传播方向垂直，则称为线性偏振光。

2. 偏振片
偏振片是一种能够选择或制造出特定偏振方向的器件。

常见的有各种
材料制成的线性偏振片、四分之一波片和半波片等。

3. 马吕斯定律
马吕斯定律指出：当线性偏振光通过另一个线性偏振片时，透射光强
度与两者间夹角θ满足cos2θ关系。

4. 假设条件
本实验中所涉及到的所有器件均为理想器件，忽略了实际器件的各种
不完美因素。

三、实验装置
1. He-Ne激光器
2. 偏振片（线性偏振片、四分之一波片、半波片）
3. 透镜
4. 探测器
四、实验步骤
1. 将He-Ne激光器放置于台架上，开启电源，调节激光束方向，使其垂直于偏振片的传播方向。

2. 将线性偏振片插入激光束路径中，并旋转偏振片，观察透射光强度的变化。

3. 将四分之一波片插入激光束路径中，并旋转四分之一波片和线性偏振片，观察透射光强度的变化。

4. 将半波片插入激光束路径中，并旋转半波片和线性偏振片，观察透射光强度的变化。

5. 通过探测器测量不同角度下透射光强度，并记录数据。

五、实验结果与分析
1. 线性偏振片
当线性偏振片与激光束的偏振方向垂直时，透射光强度为0。

随着偏振片旋转，透射光强度呈现出cos2θ的变化规律，符合马吕斯定律。

2. 四分之一波片
四分之一波片能够将线性偏振光转化为圆偏振光。

当线性偏振片与四
分之一波片的快轴和慢轴夹角为45°时，透射光强度最大；当夹角为0°或90°时，透射光强度为0。

3. 半波片
半波片能够将线性偏振光转化为相反方向的线性偏振光。

当线性偏振
片与半波片的快轴和慢轴夹角为45°时，透射光强度最大；当夹角为0°或90°时，透射光强度为0。

六、实验结论
通过本实验的观察和测量，可以得出以下结论：
1. 线性偏振片能够选择一个特定方向的线性偏振光。

2. 四分之一波片能够将线性偏振光转化为圆偏振光。

3. 半波片能够将线性偏振光转化为相反方向的线性偏振光。

4. 透射光强度与偏振片间夹角符合马吕斯定律。

七、实验误差分析
1. 实际器件不完美因素的影响。

本实验中所使用的器件均为理想器件，而实际器件中存在着各种不完美因素，如材料的畸变、制造工艺等，
这些因素都可能对测量结果产生一定影响。

2. 测量仪器精度的限制。

本实验中所使用的探测器精度有限，其可能
存在着一定误差。

八、实验拓展
1. 光学相位调制技术。

利用半波片和四分之一波片等器件，可将电信
号转换为光信号进行传输和处理。

2. 全息术。

全息术是利用相干激光产生干涉图样记录物体三维形态和信息的一种技术。

九、参考文献
1. 《大学物理实验》（第二版），高等教育出版社，2015年。

2. 《现代物理学基础》（第三版），高等教育出版社，2014年。

3. 《光学》（第七版），高等教育出版社，2015年。