利用双折射获得线偏振光

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光的偏振与光的双折射实验研究

使光源发出的光经过偏振片后成为线偏振光，并调整偏振片的角度以改变入射光的偏振状态。
实验原理及步骤简介
3. 观察双折射现象
将线偏振光投射到双折射晶体上，观察并记录寻常光和非常光的传播方向和光强变化。
4. 数据采集与分析
使用测量仪器记录实验数据，并通过计算机进行数据处理和分析，得出实验结果。
03
光的双折射实验
双折射现象产生条件及原理
产生条件
当一束光通过某些晶体时，会分成两束光沿着不同方向传播，这种现象称为双折射现象。
原理
双折射现象是由于晶体内部存在各向异性，导致光在晶体中传播时速度不同，从而分成两束光。这两束光的振动方向相互垂直，分别称为寻常光（o光）和非寻常光（e光）。
双折射晶体选择及实验装置搭建
在实验过程中需要记录光源的波长、晶体的厚度和双折射率等参数，以及接收屏上干涉条纹的位置和形状等信息。
VS
数据处理
通过对实验数据的分析处理，可以得到晶体的双折射率、光在晶体中的传播速度等重要物理量。同时，还可以通过比较不同晶体或不同条件下的实验结果，进一步探究双折射现象的规律和特点。
04
实验结果分析与讨论
偏振实验结果分析
01
在偏振实验中，通过旋转偏振片观察到光强的周期性变化，验证了光的横波性质。
02
通过测量不同角度下的光强，得到了马吕斯定发现，当入射光为非偏振光时，透射光的光强随偏振
03
片旋转而发生变化，但不会出现完全消光现象。
05
误差来源及减小方法
系统误差来源分析
01
实验仪器误差
包括光源、偏振片、双折射晶体等元件的制造精度和装配误
差。
02
环境因素

光的偏振实验了解光的偏振现象

光的偏振实验了解光的偏振现象光的偏振现象是光波在传播过程中振动方向的定义。

通常，光的波动是沿着垂直于传播方向的所有方向均匀地振动。

然而，在某些情况下，光的振动方向可以被约束在一个特定的方向上，这就是光的偏振现象。

为了进一步了解光的偏振现象，我们可以进行实验来观察和研究光的偏振行为。

以下将介绍几种常见的光的偏振实验方法。

一、马吕斯法马吕斯法是最早用来研究光的偏振的实验方法之一。

该方法利用偏光镜和分析片的组合，可以将线偏振光转换成圆偏振光或者反之。

通过调节偏光镜和分析片的相对角度，我们可以观察到转换前后光的强度的变化，从而研究光的偏振现象。

二、振动起偏器法振动起偏器法是通过使用起偏器和分析器来观察光的偏振现象。

起偏器是一个偏振镜，可以限制光只能在一个特定方向上振动。

当通过起偏器的偏振光再经过分析器时，根据分析器的角度调节，我们可以观察到光的强度的变化，从而探究光的偏振特性。

三、双折射现象双折射是光线通过一些特殊的材料时产生的光的偏振现象。

常见的双折射材料包括石英晶体和冰晶石等。

通过将光线通过这些材料，我们可以观察到光线被分成两束具有不同振动方向的光线，这种现象被称为光的双折射。

通过测量这两束光线的振动方向,可以研究光的偏振现象。

四、干涉法干涉法是一种通过干涉现象来研究光的偏振特性的方法。

通过使用光路调节器和干涉仪，我们可以观察到在特定条件下，不同偏振方向的光线在干涉仪中产生干涉条纹。

通过分析和测量这些干涉条纹，可以获得有关光的偏振性质的有用信息。

通过以上的实验方法，我们可以更加深入地了解光的偏振现象。

这些实验方法不仅帮助我们理解光的振动方式，还在许多领域中有着重要的应用，如光学通信、显微镜下的观察等。

总结光的偏振现象是光学中非常重要的一个概念。

通过实验方法，我们可以对光的偏振行为有更深入的认识。

马吕斯法、振动起偏器法、双折射现象和干涉法是常用的实验方法，它们各自从不同的角度帮助我们理解光的偏振现象。

双折射原理的实际应用举例

双折射原理的实际应用举例什么是双折射原理双折射原理，又称为光学双折射现象，是指光在透明介质中传播时发生的光波的分裂和双光轴现象。

这种现象是由于介质的晶格结构导致光的传播速度和方向在不同方向上有所区别而导致的。

实际应用举例双折射原理在很多领域都有广泛的应用，下面举例说明几个常见的应用：1. 双折射片用于显微镜在显微镜中，双折射片被用于观察和分析晶体的结构。

通过放置一个双折射片在样品和镜头之间，当光通过样品时，会因为样品的结构而发生双折射现象，从而使得观察者可以清晰地看到样品的细微结构。

这种应用在材料科学、地质学以及生物学等领域中起着重要的作用。

2. 双折射用于建筑玻璃双折射原理也被应用于建筑玻璃的制造中。

通过在玻璃中加入一定的应力，可以使得光在玻璃中传播时发生双折射现象。

通过调整玻璃的结构和应力分布，可以实现对光的折射角度的控制，从而达到不同的光学效果。

比如，可以制造具有隐私功能的玻璃，只有从特定角度观察时才能看清楚其后面的景象，而在其他角度时呈现模糊效果。

3. 双折射用于激光器和光纤通信激光器和光纤通信技术是现代通信领域中的重要技术。

在这些技术中，双折射原理被广泛应用于单模光纤的制造。

通过将光纤拉制成一条细丝并施加一定的拉应力，可以使光在光纤中传播时发生双折射现象，从而实现对光的传输和控制。

这种应用在光纤通信系统和光学传感器中起着关键的作用。

4. 双折射用于光学器件制造双折射原理还广泛应用于光学器件的制造中。

尤其是在偏振光学器件的制造中，双折射现象是其中关键的原理之一。

通过利用不同材料的双折射性质，可以制造出具有特定偏振特性的光学器件，如偏振片、波片、偏振分束器等。

这些器件在显示技术、光学检测和测量等领域中有着广泛的应用。

小结双折射原理是光学中的重要现象，通过利用介质的晶格结构和应力分布，可以实现对光的传播和控制。

在显微镜、建筑玻璃、激光器和光纤通信、光学器件制造等领域中都有广泛的应用。

双折射原理的实际应用使得我们能够更好地观察和分析物质的结构，实现光学设备的功能和性能的优化，并推动科学和技术的发展。

偏振光与双折射实验教案

偏振光与双折射实验教案偏振与双折射实验教案赵东⼀、实验⽬的1、观察光在各向异性晶体中传播时产⽣的双折射现象，了解其规律；2、观察光的偏振现象，加深对各种偏振光的概念和规律的理解；3、掌握⼀些偏振光的产⽣和检验⽅法，以及了解相关仪器件的原理和使⽤⽅法。

⼆、实验原理1、光的横波性与偏振光的横波性是指光波的电⽮量与光的传播⽅向垂直。

在传播⽅向上垂直的⼆维空间中，电⽮量可能有各种各样的振动状态，我们称之为偏振。

简⽽⾔之，振动⽅向与传播⽅向垂直的波，叫横波。

光的偏振态可分为5种：⾃然光，线偏振光，部分偏振光，圆偏振光，椭圆偏振光。

后⾯将⼀⼀介绍。

2、⼆⾊性与偏振⽚(polarizer) 2.1⼆⾊性有的晶体对不同⽅向的电磁振动具有选择吸收的性质，当光照射到这种晶体的表⾯上时，振动的电⽮量与光轴（光轴的概念在后⾯介绍）平⾏时，被吸收得⽐较少，光可以较多地通过；电⽮量与光轴垂直时，被吸收得较多。

⽐如电⽓⽯晶体。

这种性质叫⼆⾊性。

2.2偏振⽚的制造这⾥先插⼊对偏振⽚的介绍。

能产⽣线偏振光（线偏振光的概念见后⾯）的晶⽚叫偏振⽚。

电⽓⽯对电⽮量垂直和平⾏与光轴⽅向的光的吸收程度的差别还不够⼤，我们要做的理想偏振⽚的要求是，最好能使⼀个⽅向的振动全部吸收掉。

在这⼀点上，碘硫酸奎宁晶体的性能要⽐电⽓⽯好得多，但是它的晶体很⼩。

通常的偏振⽚是在拉伸了的塞璐璐基⽚上蒸镀⼀层硫酸奎宁晶粒，基⽚的应⼒可以使晶粒的光轴定向排列起来，这样可得到⾯积很⼤的偏振⽚。

⼩知识：1852年海拉巴斯(Herapath)发现碘硫酸奎宁晶体有⼆向⾊性，这⼀发现被布儒斯特写⼊书中，当时在哈佛就读的学⽣兰德(Land)读了布儒斯特的书后，对此很感兴趣。

⼏年后，兰德发明⼀种⽅法，把细⼩的针状的碘硫酸奎宁晶体排列在塞璐璐基⽚上，制成了⾯积很⼤的线偏振器。

这是⼀种价廉物美的偏振⽚，⾄今还⼴泛运⽤科研和教学中。

2.3偏振⽚的透振⽅向偏振⽚上能透过的振动⽅向称为它的透振⽅向。

《双折射偏振棱镜》课件

工作原理
入射光
自然光入射到双折射偏振棱镜上。
双折射
由于两个直角棱镜的折射率不同，入射光在两个棱镜之间发生双折射现象，分解成两个偏振方向相互垂直的线偏振光。
反射与透射
出射光
两个线偏振光分别在两个棱镜上反射和透射，由于棱镜的高反射性和高透光性，使得两个线偏振光能够完全分离。
两个线偏振光作为出射光从双折射偏振棱镜中射出。
光学信号处理
信号分离
在光学信号处理中，双折射偏振棱镜用于分离不同偏振状态的光信号，从而实现多通道信号的解调。
增强信号质量
通过使用双折射偏振棱镜，可以有效地滤除噪声和干扰，提高信号的质量和信噪比。
光学通信
高速光数据传输
在光纤通信中，双折射偏振棱镜用于实现高速光数据的传输和解调，从而提高通信系统的数据传输速率和可靠性。
偏振棱镜的性能。
结构设计
优化双折射偏振棱镜的结构设计，以改善其光学性能和机械稳定性。
表面处理
对双折射偏振棱镜的表面进行抛光和镀膜处理，以提高其光学质量和耐久性。
制造工艺
采用先进的制造工艺，如精密加工和超精密加工技术，以确保双折射偏振棱镜的制造精度
和一致性。
05 双折射偏振棱镜的发展趋势与展望
特性
具有高透光性、高反射性、高偏振度等特点，广泛应用于光学仪器、激光技术、光通信等领域。
结构与组成
结构
双折射偏振棱镜由两个直角棱镜组成，两个棱镜的折射率不同，使得入射的自然光在两个棱镜之间产生双折射现象。
组成
主要由石英、方解石等光学材料制成，具有稳定的物理和化学性质，能够保证长期使用过程中性能的稳定性。
并被利用。
偏振度

光的双折射实验报告

光的双折射实验报告篇一：光弹实验报告光弹性应力测试实验报告指导教师：王美芹学院：班级：学号：姓名：一、实验内容与目的1．了解光弹性试验的基本原理和方法，认识偏光弹性仪；2．观察模型受力时的条形图案，认识等差线和等倾线，了解主应力差和条纹值得测量； 3．利用图像处理软件，对等倾线和等差线条纹进行处理。

二、实验设备与仪器1．由环氧树脂或聚碳酸酯制作的试件模型一套； 2．偏光弹性仪及加载装置。

三、实验原理光弹性实验主要原理是根据光的这一特性：光在各项同性材料中不发生双折射，而在各向异性的材料中发生双折射，且光学主轴与应力主轴重合。

模型材料在受力前为各向同性材料，受力后部分区域变成各向异性，然后再根据光的干涉条件可知，在正交平面偏振场中，当光程差为波长整数倍时（等差线）或者模型应力主轴与偏振轴重合时（等倾线）光的强度为零，相应地显示出来的条纹为暗条纹，而在平行平面偏振场中，根据干涉条件可知，在正交平面偏振场中的暗纹条件恰好为平行平面偏振场亮纹的条件。

然而，等倾线和等差线在一个图像上显示，难免会使图像不清晰，为了改进实验，我们在实验中把平面偏振场改为圆偏振场，这样就可以得到清晰的等倾线，它与平面偏振场的区别是在装置的模型两侧分别加了一个四分之一波片，当然了，也可以通过快速旋转正交偏振轴，快到应力模型上不同度数等倾线的取代过程用肉眼分辨不出来来消除等倾线的影响。

应力模型所使用的仪器为偏光弹性仪，由光源(包括单色光源和白光光源)、一对偏振镜、一对四分之一波片以及透镜和屏幕等组成，其装置简图1。

图1 光弹性仪装置简图S—光源L—透镜 P—起偏镜 M—四分之一波片A—检偏镜 O—试件I—屏幕光弹性实验中最基本的装置是平面偏振光装置，它主要由光源和一对偏振镜组成，靠近光源的一块称为起偏镜，另一块称为检偏镜。

当两偏振镜轴正交时开成暗场，通常调整一偏振镜轴为竖直方向，另一为水平方向。

当两偏振镜轴互相平行时，则呈亮场。

M是四分之一波片，若把四分之一波片的快慢轴调整到与偏振片的偏振轴成45o的位置，就可以得到圆偏振光场。

双折射原理的实际应用

双折射原理的实际应用1. 引言双折射原理是光学中的重要概念，它涉及到光的传播方式在某些特殊材料中发生的改变。

这种现象在实际中有许多应用，本文将介绍其中的几个应用，并说明其原理和作用。

2. 光偏振器光偏振器是一种利用双折射原理制造的光学器件。

它可以将非偏振光变为偏振光，同时可以筛选不同方向的光波。

光偏振器广泛应用于摄影、显微镜、光学仪器等领域。

在摄影中，光偏振器可以减少反射光的干扰，增加画面的对比度；在显微镜中，光偏振器可以改善显微镜观察的清晰度和细节。

•光偏振器的原理：利用双折射材料，通过调整材料的结构使得光波只能朝一个特定方向传播，从而实现光的偏振。

•光偏振器的作用：将非偏振光转化为特定方向的偏振光，并且可以选择性地通过或屏蔽不同方向的光波。

3. 光学仪器的双折射校正在一些光学仪器中，例如显微镜和光谱仪，双折射校正是非常重要的。

由于一些光学材料的晶体结构不均匀性，会导致光波在传播过程中产生双折射现象，从而影响到仪器的观测结果。

为了进行双折射校正，常常需要使用具有特殊结构的光学元件，例如波片。

波片是一种双折射材料制成的薄片，通过调整波片的厚度和方向，可以在仪器中抵消或修正双折射现象。

这样可以确保光学仪器的测量结果准确性和稳定性。

•双折射校正的原理：通过设计和使用特殊结构的光学元件，调整光波的传播方式，抵消或修正双折射现象。

•双折射校正的作用：确保光学仪器的测量结果准确性和稳定性。

4. 双折射材料在光纤通信中的应用光纤通信是一项基于光信号传输的通信技术，其中使用的光纤通常是由双折射材料制成的。

双折射材料的特殊性质使得光波可以沿着光纤传播，从而实现高速、大容量的信息传输。

在光纤通信中，双折射材料的应用主要体现在两个方面：1.光纤的制造：双折射材料是制造光纤的关键材料之一。

通过选择适当的双折射材料和优化制造工艺，可以制造出高质量的光纤，确保光信号传输的效率和稳定性。

2.光纤的保护：双折射材料也可以用于光纤的保护和修复。

双折射产生偏振光的原理

双折射产生偏振光的原理
双折射产生偏振光的原理是:
1. 双折射材料中的晶体结构不具等向性,光在其中以不同的速度传播。

2. 当非偏振光进入双折射材料时,会分裂为两束互相垂直的偏振光,称为普通光和异常光。

3. 这两束偏振光的电场方向互相垂直,传播速度也不同。

4. 当它们从双折射材料射出后会发生相位差,无法重新合成为原来的非偏振光。

5. 如果用偏振器检测,会发现这两束偏振光只能通过特定方向的偏振器。

6. 利用这一原理,可以用适当厚度的双折射晶体制成偏振器,过滤出线性偏振光。

7. 常见的能产生双折射的晶体有冰晶、石英晶体等。

8. 也可以利用应力或电场等造成材料双折射,动态调制偏振状态。

9. 双折射效应广泛应用于光学器件和检测中。

综上所述,双折射晶体可以将入射光拆分为互相垂直的偏振光,是产生偏振光的重要途径。

偏光显微镜原理

偏光显微镜原理
偏光显微镜是一种利用偏振光原理观察材料性质的显微镜。

它
通过偏振光的特性，可以观察到物质的双折射、各向异性等特性，
因此在材料科学、地质学、生物学等领域有着广泛的应用。

下面我
们来详细了解一下偏光显微镜的原理。

首先，偏光显微镜的基本构成包括偏光光源、偏光片、样品台、偏光物镜、偏光检眼镜等部分。

偏光光源发出的光线经过偏光片后
成为线偏振光，然后通过样品台上的样品，样品会对线偏振光产生
双折射现象，使得光线产生相位差，最后再经过偏光物镜和偏光检
眼镜，形成清晰的偏光显微图像。

其次，偏光显微镜观察样品的原理是基于双折射现象。

双折射
是一种晶体特有的光学现象，当光线穿过具有各向异性的晶体时，
会分成普通光和振动方向不同的振荡光两部分，这两部分光线在晶
体内传播速度和方向都不同，因此产生相位差。

偏光显微镜利用这
一特性，可以观察晶体的各向异性、双折射程度等信息。

此外，偏光显微镜还可以通过旋转偏光片来观察样品的偏光图像。

当样品台上的样品具有各向异性时，旋转偏光片可以改变光线
的偏振方向，从而观察到不同方向上的偏光图像，这对于分析样品的晶体结构、成分分布等具有重要意义。

总之，偏光显微镜是一种重要的显微观察工具，它利用偏振光原理，可以观察样品的双折射、各向异性等性质，对于材料科学、地质学、生物学等领域的研究具有重要意义。

通过对偏光显微镜原理的深入了解，我们可以更好地应用这一技术，推动相关领域的研究和发展。

大学物理偏振光实验报告

大学物理偏振光实验报告大学物理偏振光实验报告引言：光是一种电磁波，它在空间中传播时具有振动方向。

而偏振光则是指光波中的电场矢量在特定方向上振动的光。

物理学家发现，光的偏振性质对于理解光的本质以及应用于各个领域都具有重要意义。

本实验旨在通过观察偏振光的特性，深入了解光的偏振现象。

实验一：偏振片的特性实验中，我们使用了一块偏振片和一束自然光源。

将偏振片放在光路中，我们观察到光线的亮度明显降低，这是因为偏振片只允许某个特定方向的光通过，其他方向的光被吸收或者散射。

通过旋转偏振片，我们发现光的亮度随着角度的变化而改变，这表明偏振片只允许特定方向的光通过。

实验二：马吕斯定律的验证马吕斯定律是描述偏振光传播的重要定律。

为了验证该定律，我们使用了两块偏振片。

将第一块偏振片称为偏振器，将第二块偏振片称为偏振分析器。

我们发现，当偏振器和偏振分析器的振动方向相同时，透过偏振分析器的光亮度最大。

而当两者的振动方向垂直时，透过偏振分析器的光亮度最小。

这验证了马吕斯定律，即光的偏振方向与偏振分析器的振动方向垂直时，光的强度最小。

实验三：双折射现象双折射是指某些晶体在光传播过程中会发生折射现象，光线被分为两束，并且沿不同方向传播。

为了观察双折射现象，我们使用了一块双折射晶体和一束线偏振光。

当线偏振光通过双折射晶体时，我们观察到光线被分为两束，并且沿不同方向传播，这是由于晶体内部的结构导致光的振动方向发生了变化。

通过旋转双折射晶体，我们发现两束光的强度随着角度的变化而改变，这进一步验证了双折射现象的存在。

实验四：偏振光的应用偏振光在实际生活中有着广泛的应用。

例如，在太阳镜和墨镜中，通过使用偏振片来过滤掉反射光和散射光，减少眩光的影响。

此外，偏振光还在光学仪器、显示器和通信技术等领域中有着重要的应用。

通过研究偏振光的特性，我们可以更好地理解和应用光学原理。

结论：通过本次实验，我们深入了解了偏振光的特性。

我们通过观察偏振片的特性、验证马吕斯定律、观察双折射现象以及了解偏振光的应用，加深了对光的偏振性质的理解。

用玻璃片堆获得线偏振光的方法

用玻璃片堆获得线偏振光的方法
获取偏振光的途径很多，最简单的是可以使用偏振片，自然光通过偏振片就可以获取偏振光。

此外，还可以通过光照射在玻璃片堆上获取偏振光，或者利用双折射晶体的双折射现象来获得偏振光。

起偏角，也就是布儒斯特角，是光入射在两个介质的界面上时，当入射角为某一合适数值时，反射光会变成完全线偏振光，这个入射角就是起偏角。

若是自然光，则光的强度没有变化；
若是线偏振光，则光的强度随着偏振片的转动将出现由强到全暗或由全暗到强的变化；
若是部分偏振光，则光的强度将出现由强到弱或由弱到强的变化。

偏振光应用
偏光式3D技术普遍用于商业影院和其它高端应用，它是偏振光的典型应用。

在技术方式上和快门式是一样的，其不同的是被动接收所以也被称为属于被动式3D技术，辅助设备方面的成本较低，但对输出设备的要求较高，所以非常适合商业影院等需要众多观众的场所使用。

不闪式就是利用此原理。

产生线偏振光的方法

产生线偏振光的方法产生线偏振光的方法线偏振光是指光波中电场矢量沿着特定方向振动的光，它具有许多独特的光学性质，因此在科学研究和工业应用中得到广泛应用。

产生线偏振光的方法有很多种，下面将介绍几种常见的方法。

1. 偏振片法偏振片是一种具有特殊结构的光学元件，它可以选择性地透过或阻挡沿着特定方向振动的光。

通过将偏振片放置在光路中，可以产生线偏振光。

具体地说，将偏振片的透光轴与光波的振动方向垂直，可以得到垂直于透光轴的线偏振光；将透光轴与光波的振动方向平行，可以得到平行于透光轴的线偏振光。

2. 双折射法双折射是指光在某些晶体中传播时会发生两次折射，产生两个不同的折射光线。

通过选择合适的晶体和光路，可以得到线偏振光。

具体地说，将光线垂直于晶体的光轴入射，可以得到沿着光轴方向的线偏振光；将光线沿着晶体的光轴入射，可以得到垂直于光轴方向的线偏振光。

3. 偏振器法偏振器是一种具有特殊结构的光学元件，它可以选择性地透过或阻挡沿着特定方向振动的光。

通过将偏振器放置在光路中，可以产生线偏振光。

具体地说，将偏振器的透光轴与光波的振动方向垂直，可以得到垂直于透光轴的线偏振光；将透光轴与光波的振动方向平行，可以得到平行于透光轴的线偏振光。

4. 波片法波片是一种具有特殊结构的光学元件，它可以改变光波的相位和偏振状态。

通过选择合适的波片和光路，可以得到线偏振光。

具体地说，将波片的快轴与光波的振动方向垂直，可以得到垂直于快轴方向的线偏振光；将快轴与光波的振动方向平行，可以得到平行于快轴方向的线偏振光。

总之，产生线偏振光的方法有很多种，每种方法都有其特点和适用范围。

在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的方法来产生所需的线偏振光。

双折射偏振棱镜

尼科耳棱镜可用于起偏和检偏
0 90
寻常光线（o光）(ordinary rays)
服从折射定律的光线非常光线（e光）(extraordinray rays)
不服从折射定律的光线（一般情况，非常光线不在入射面内）
实验证明： O 光和 e 光均为偏振光.
A
B
o
e D
C
oe
产生双折射的原因
寻常光线在晶体中
各方向上传播速度相同.
光轴
c nΟ vΟ 常量
主截面当光在一晶体表面入射时，此表面的法线与光轴所成的平面.
当入射面是主截面时， O 光的振动垂直
e 主截面；光的振动平行于主截面.
光轴
109 0
710
光轴
1090
710
e光
o光
二尼科耳棱镜
90 A 48
68
B
加拿大树胶 D
e光
O光
C
no 1.658晶体中各
ve
方向上传播速度不同,随
方向改变而改变.
c ne ve
ne 为主折射率
O光波阵面
vO
e 光波阵面
方解石晶体
光轴在方解石这类晶体中存在一个特殊的方向，当光线沿这一方向传播时不发生双折射现象 . 称这一方向为晶体的光轴.
102 A 光轴
102 102
78
78
78
B 光轴

大学物理实验-偏振光的研究

实验32 偏振光的研究1808年，马吕斯（E. L. Malus,1775～1812）发现了光的偏振现象，通过对偏振现象的深入研究，人们充分地认识了光的本质--光波是横波．为了更好地认识和利用光的偏振性，各种偏振光元件、偏振光仪器应运而生．偏振光的应用技术也日益发展，在各个领域都得到广泛应用．【实验内容】1.观察光的偏振现象，掌握利用偏振器来调节光强度的方法.2.了解产生和检验偏振光的原理与方法，鉴别光的不同偏振状态.3.设计实验来测量玻璃堆的玻璃折射率，利用反射起偏测出布儒斯特角.4.了解和观察偏振光的干涉现象【可供选择的仪器】计算机与操作控制软件，格兰傅科棱镜，λ/2波片，λ/4波片，玻璃堆，由步进电机控制的调节架，光电接收系统，H e－N e激光器．【实验原理】光的干涉和衍射现象揭示了光的波动性，光的偏振特性进一步证明了光是横波．光的偏振现象在工业和生活中的应用广泛，因此同学们需要理解光的偏振性质，掌握偏振光检测方法。

1.光的偏振态从垂直于光传播方向的平面上观察，光矢量变化遵从不同的规律，根据这些规律，可以把光分成偏振光、自然光和部分偏振光三种．在垂直于光传播方向的平面上，光矢量的端点随时间变化如果是有规律的，则称其为完全偏振光．完全偏振光包含线偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光．光矢量端点的轨迹是一直线的，称为线偏振光；光矢量端点的轨迹是椭圆的称为椭圆偏振光；光矢量端点的轨迹是圆的称为圆偏振光．根据振动的合成原理，线偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光均可以等效为振动方向相互垂直、相互关联的两个线偏振光，并且这两个线偏振光需要具有相同的传播方向和频率，两者有确定的相位差．普通光源直接发出的光是自然光．由于原子（或分子）发光具有随机性和间断性，不同原子（或分子）在同一时刻和同一原子（或分子）在不同时刻的发光都是不相干的．普通光源包含大量原子（或分子），这些原子（或分子）发出光的偏振方向、初相位都是随机的，因此发出的光波是不相干的. 值得注意的是对于自然光，由于自然光沿着不同方向振动的各光矢量的振幅和相位都是随机的，所以自然光可以等效成振幅相等，振动方向相互垂直，互不相关的两个线偏振光．部分偏振光可以看作是自然光和偏振光的叠加．2.双折射晶体一束光入射到晶体界面时会发生折射. 在某些晶体中，折射光会分成两束，这就是晶体的双折射现象．这两束折射光中，一束光遵守折射定律称为寻常光，简称o 光．另一束光则不遵守折射定律称为非常光，简称e 光. o 光的传播速率各向同性，e 光的传播速率与传播方向有关，o 光和e 光都是线偏振光．在双折射晶体内部，存在某个特殊的方向，当光沿着该方向传播的时侯，不发生双折射，这个方向被称为该晶体的光轴．沿着光轴方向，o 光和e 光传播速度相同；垂直于光轴方向，o 光和e 光传播速度差异最大．按照光轴的数目不同，可以把双折射晶体分为单轴晶体和双轴晶体．单轴晶体如方解石、冰洲石、石英；双轴晶体如云母、黄玉. 本实验中采用的是单轴晶体．必须注意，只有在晶体内部才有o 光、e 光之分，光线射出晶体之后都称为线偏振光．3. 偏振器获得偏振光的途径很多. 当光在介质的界面上发生反射时，可以获得部分偏振光；满足特定条件时，可以获得线偏振光．如地球大气中的微粒、水分子等对阳光的散射，会形成线偏振光和部分偏振光．在实际工作中，常采用专门的偏振器来获得线偏振光．偏振片是一种可以使入射光通过后变成线偏振光的光学薄膜，它能够吸收某一振动方向的光而透过与此垂直方向振动的光．偏振片允许光矢量透过的方向，称为偏振化方向或者透光方向．按实际应用时所起作用的不同，可以把偏振片分为起偏器和检偏器．用来产生偏振光的叫做起偏器，用来检验偏振光的则叫做检偏器．图32-1给出了线偏振光的产生与检测原理示意图．双折射晶体可以把一束光分解成o 光和e 光，o 光和e 光都是线偏振光．利用这一特性，也可以利用双折射晶体制作偏振器．格兰棱镜，全称为格兰·泰勒棱镜，就是由两块冰洲石单轴晶体的直角棱镜组成偏振器．两块冰洲石的中间斜面为空气隙．光轴与入射端界面平行．自然光垂直入射的时候，在第一个直角棱镜内，o 光和e 光传播方向相同但速度不同，在两个直角棱镜斜面处，e 光传播方向不变，o 光将发生全反射．若将棱镜侧面出射的o 光吸收掉，则仅留下沿原入射方向传播的e 光，则此格兰棱镜可以作为起偏器，当然也可以用作检偏器．图32-2给出了格兰棱镜的光路图． 32-2 格兰棱镜I 0 I 1 I 2图32-1 线偏振光的产生与检测起偏器检偏器偏振化方向4. 波片波片，也称作相位延迟片，是由双折射晶体做成，是从单轴晶体中切割下来的平面平行板，其表面平行于光轴．如图32-3所示．当一束单色平行自然光正入射（垂直于晶体光轴）到波片上时，光在晶体内部便分解为o 光和e 光．由于入射光垂直于光轴入射，o 光和e 光传播方向相同，但是传播速度不同，它们通过厚度确定的波片时的光程也就不同．设波晶片的厚度为d ，则两束光通过晶片后，有相位差2)o e n n d πδλ=-（ (32-1) 式中λ为光波在真空中的波长．单色线偏振光垂直入射到波片内，分解为o 光和e 光，o 光和e 光在入射界面相位差为0，经过厚度确定的波片后两者产生一附加相位差δ．离开波片时两者又合二为一，合成光的性质取决于δ及入射光的性质．(1) 当δ= 2k π时 , 则光程差 ( n o - n e ) d = k λ，即这样的晶片厚度可使o 光和e 光的光程差等于k λ，称为全波片(λ波片)．其o 光和e 光的合振动为线偏振光，其光矢量的方向与入射光光矢量的方向相同．(2) 当δ= (2k +1)π时，则光程差( n o - n e ) d = (2k +1) λ/2，此时晶片的厚度可使o 光和e 光的光程差等于(2k +1) λ/2，称为半波片 (λ/2 波片)．其合振动仍为线偏振光，但光矢量的方向相对于入射光的光矢量方向转过2θ 角 (θ是入射光振动面与波片光轴间的夹角，如图32-3所示)．(3) 当δ= (2k +1)π/2 时，则光程差( n o - n e ) d = (2k +1) λ/4，晶片的厚度可使o 光和e 光的光程差等于(2k +1) λ/4，称为四分之一波片(λ/4波片)．其合振动一般为椭圆偏振光．应当注意两种特殊情况：当入射光矢量与波片光轴平行或垂直时，出射光为线偏振光；当入射光矢量与波片光轴夹角为π/4时，出射光为圆偏振光．从以上可知λ/4波片可将线偏振光变成椭圆偏振光或圆偏振光；根据光路的可逆性，它也可将椭圆偏振光或圆偏振光变成线偏振光。

12.2线偏振光的获得与检验马吕斯定律

12.2线偏振光的获得与检验马吕斯定律1-线偏振光的获得与检验「利用选择吸收获得线偏振光Y利用反射获得线偏振光、利用晶体的双折射获得线偏振光某些物质能强烈地吸收某个方向的光振动，当自然光照射上时，只允许某个特定方向的光振动通过，形成偏振光。

勢二向色性：某些物质能吸收某一方向的光振动，而只让与这个方向垂直的光振动通过，这种性质称二向色性.(1)偏振片涂有二向色性材料的透明薄片。

如：聚乙烯醇浸碘后拉成薄膜，夹在两玻璃片间制成偏振片。

偏振化方向：当自然光照射在偏振片上时，它只让某一特定方向的光通过，这个方向叫此偏振片的偏振化方向・(2)起偏偏振片用来产生偏振光时叫起偏器。

将自然光转变成偏振光的过程称为起偏。

偏振化方向I人眼是不能直接区分自然光与偏振光的，而利用偏振片能够检验一束光是否是偏振光，此时偏振片就叫做检偏器・(3)检偏偏振片用来检验光的偏振状态时叫检偏器。

当P\〃 P、2时，0 = 07 F 当尸1丄尸2时，^ = 2透射光为0。

(消光)自林检测偏振光的过程称为检偏。

透射光最强2■马吕斯定律马吕斯(Etienne Louis Malus 1775-1812 )•法国物理学家及军事工程师.1808年起在巴黎工艺学院工作.1810年被选为巴黎科学院院士.曾获得过伦敦皇家学会奖章.马吕斯从事光学方面的研究。

1808年发现反射时光的偏振，确定了偏振光强度变化的规律(现称为马吕斯定律)。

他研究了光在晶体中的双折射现象.1811年，他与J.毕奥各自独立地发现折射时光的偏振”提出了确定晶体光轴的方法, 研制成一系列偏振仪器.4 P将通过p、的光矢量振幅八1, 分解为平行于巴的分量八2和垂直于巴的分量九o垂直分量心不能通过& ,平行分量心可通过/。

A,两偏振片偏振化方向夹角为0。

o \由于光强与光振幅平方成正比,I OC 厶OC 普=cos20马吕斯定律I2 = I] cos2& = £ 厶cos" & 讨论：1•当& = 0或0 =兀时，=厶2•当& =管或& =琴时，/ 02 2 「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。

获得偏振光的方法

获得偏振光的方法获得偏振光的方法是一种重要的光学技术，在各种应用中都有重要的作用，比如在显微镜成像、传感和通信等领域。

它能够实现对光的分离和对光的调制。

而获得偏振光的方法就是用来获得偏振光的技术。

一般来说，获得偏振光的方法可以分为几种，其中包括旋转法、干涉法、棱镜法、滤光片法和双折射法等。

1.旋转法旋转法是最常用的一种获得偏振光的方法，也是最简单的一种方法。

它是指将偏振光束通过一个可旋转的偏振片（比如可旋转的大气压膜）旋转，使束内的光线分别沿着不同的方向旋转，从而获得偏振光。

2. 干涉法干涉法是一种利用干涉效应获得偏振光的方法，它利用两个光束的干涉来产生偏振光。

其原理是将一个原始光束通过一个金属片分裂成两束光，然后将这两束光线由相对的位置发射，使其通过一个薄膜片，然后再汇集到一点，就产生了偏振光。

3. 棱镜法棱镜法是一种利用棱镜来获得偏振光的方法，它通过使用一个棱镜来将非偏振光折射成偏振光。

其原理是将非偏振光通过棱镜，分别折射出两条光线，其中一条光线沿着棱镜的斜面折射，另一条光线沿着棱镜的垂直面折射，从而形成偏振光。

4. 滤光片法滤光片法是一种利用滤光片来获得偏振光的方法，它利用滤光片将某一种波长的光线选择性地过滤掉，从而获得偏振光。

5. 双折射法双折射法是一种利用双折射物体来获得偏振光的方法，它能够将非偏振光折射成偏振光。

其原理是将非偏振光照射到双折射物体上，其中一条光线沿着物体表面的一个折射面折射，另一条光线沿着物体表面的另一个折射面折射，从而形成偏振光。

总之，获得偏振光的方法包括旋转法、干涉法、棱镜法、滤光片法和双折射法等。

每种方法都有其独特的优势，根据不同的应用需求，选择合适的方法才能获得最好的效果。

偏振光的产生方法

偏振光的产生方法
偏振光是指在某一方向上振动的光波，而在其他方向上则没有振动。

产生偏振光有多种方法，以下是其中几种常见的方法：
1. 布儒斯特角反射法：将光以一定角度照射在介质表面上，使得反射光中只有一个方向的振动方向被保留下来，形成偏振光。

2. 筛法：利用特殊材料如偏光片或偏振镜，能够仅透过特定方向振动的光波。

透过材料后，原本无规律的光波就变成了只在一个方向上振动的偏振光。

3. 双折射法：双折射材料如方解石，会把一束光分成两束不同方向振动的光。

通过适当的调整入射角度和位置，可以使其中一束光被筛选出来，形成偏振光。

4. 偏振器法：使用电场或磁场对光进行控制，将振动方向不一致的光波筛选出来，从而产生偏振光。

以上是产生偏振光的几种常见方法，其中每种方法都有其特殊的应用场景。

随着科技的不断进步，产生偏振光的方法也在不断更新，为我们带来更多的应用和发现。

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