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偏振光的研究实验报告

偏振光的研究实验报告偏振光的研究实验报告引言：偏振光是指光波中电场矢量在空间中的振动方向固定的光。

它在光学领域有着广泛的应用，包括材料的表征、光学器件的设计和光通信等。

本实验旨在通过研究偏振光的性质和特点，探索其在实际应用中的潜力。

实验一：偏振片的特性在实验中，我们首先使用了一块偏振片。

偏振片是一种能够选择性地通过特定方向偏振光的光学器件。

我们将偏振片放置在光源前方，并逐渐旋转它。

观察到当光通过偏振片时，光强度会随着旋转角度的变化而发生明显的变化。

这说明偏振片能够选择性地通过特定方向的偏振光。

实验二：马吕斯定律的验证马吕斯定律是描述光的偏振现象的基本定律之一。

它表明，当一束偏振光通过一个偏振片时，出射光的偏振方向与入射光的偏振方向之间的夹角保持不变。

我们使用了两块偏振片，并将它们叠加在一起。

通过旋转第二块偏振片，我们观察到光的强度随着旋转角度的变化而发生周期性的变化。

这一结果验证了马吕斯定律的正确性。

实验三：偏振光的干涉在实验中，我们使用了一束激光器发出的偏振光，并将其分成两束，分别通过两个不同的光程。

然后，我们将两束光重新合并在一起。

通过调节两束光的光程差，我们观察到干涉现象。

当光程差等于整数倍的波长时，干涉现象最为明显。

这一实验结果说明了偏振光的干涉现象是由于光的相位差引起的。

实验四：偏振光的旋光性质偏振光的旋光性质是指光在通过旋光物质时，偏振方向会发生旋转的现象。

我们使用了一块旋光片，并将它放置在光源前方。

通过观察光通过旋光片后的偏振方向，我们发现光的偏振方向确实发生了旋转。

这一实验结果验证了偏振光的旋光性质。

结论：通过以上实验，我们对偏振光的性质和特点有了更深入的了解。

偏振光的研究不仅有助于我们理解光的本质，还在许多实际应用中发挥着重要作用。

例如，在材料的表征中，偏振光可以用来分析材料的结构和性质。

在光学器件的设计中，偏振光可以用来控制光的传输和调制。

在光通信中，偏振光可以用来提高信号传输的可靠性和速率。

光的偏振偏振光的实验研究

光的偏振偏振光的实验研究光的偏振是指光波的振动方向只在特定平面内进行的现象。

而偏振光则是指只在一个特定方向上振动的光波。

在光学领域中，对光的偏振进行研究对于理解光的性质和应用有着重要的意义。

本文将探讨光的偏振以及偏振光的实验研究。

一、光的偏振的原理光是由电磁波组成的，而电磁波包括电场和磁场的振动。

在垂直方向上，光波的电场和磁场都是垂直于传播方向的。

然而，在光的传播过程中，如果对光波的电场进行了特定方向的约束，那么光波的电场就会以特定的方向进行振动，这就是光的偏振现象。

光的偏振可以通过多种方式实现，其中最常见的方式是通过偏振片。

偏振片是由具有一定特性的材料制成的光学元件，能够选择性地阻止某些方向的光波通过，只允许特定方向的光波通过。

常见的偏振片有线性偏振片和圆偏振片。

二、实验研究光的偏振的方法1. 偏振片实验进行偏振实验的基本方法是使用两块偏振片。

首先，将两块偏振片的方向调整为平行，这样光线就可以通过。

然后，逐渐旋转一块偏振片，观察光的强度变化。

当两块偏振片的方向垂直时，光线将完全被阻挡，无法通过。

通过这个实验，我们可以观察到光的偏振现象，并且可以确定光的偏振方向和光的强度随偏振片方向变化的关系。

2. 波片实验波片是另一种常用的用于研究光的偏振的实验工具。

波片可以将线偏振光转化为圆偏振光或者将圆偏振光转化为线偏振光。

在波片实验中，首先，将线偏振光通过一块线偏振片，将其转化为线偏振光。

然后，将转化后的线偏振光通过一块波片，观察光的偏振状态的变化。

根据波片的不同性质，光的偏振状态可能会改变。

通过这个实验，我们可以研究光的偏振状态的变化规律以及波片对光的偏振的影响。

三、光的偏振在实际应用中的意义光的偏振在许多领域中都有着重要的应用，如光学通信、液晶显示、偏振镜等。

举个例子，在液晶显示技术中，通过控制偏振态使得液晶分子的取向发生变化，进而可以对光的透射进行调节，实现图像的显示。

此外，光的偏振还可以用于解析光束中的信息。

偏振光的研究实验报告doc

偏振光的研究实验报告篇一：偏振光的观测与研究~~实验报告偏振光的观测与研究光的干涉和衍射实验证明了光的波动性质。

本实验将进一步说明光是横波而不是纵波，即其E和H 的振动方向是垂直于光的传播方向的。

光的偏振性证明了光是横波，人们通过对光的偏振性质的研究，更深刻地认识了光的传播规律和光与物质的相互作用规律。

目前偏振光的应用已遍及于工农业、医学、国防等部门。

利用偏振光装置的各种精密仪器，已为科研、工程设计、生产技术的检验等，提供了极有价值的方法。

【实验目的】1．观察光的偏振现象，加深偏振的基本概念。

2．了解偏振光的产生和检验方法。

3．观测布儒斯特角及测定玻璃折射率。

4．观测椭圆偏振光和圆偏振光。

【实验仪器】光具座、激光器、偏振片、1/4波片、1/2波片、光电转换装置、光点检流计、观测布儒斯特角装置图1 实验仪器实物图【实验原理】1．偏振光的基本概念按照光的电磁理论，光波就是电磁波，它的电矢量E和磁矢量H相互垂直。

两者均垂直于光的传播方向。

从视觉和感光材料的特性上看，引起视觉和化学反应的是光的电矢量，通常用电矢量E代表光的振动方向，并将电矢量E和光的传播方向所构成的平面称为光振动面。

在传播过程中，光的振动方向始终在某一确定方位的光称为平面偏振光或线偏振光，如图2（a）。

光源发射的光是由大量原子或分子辐射构成的。

由于热运动和辐射的随机性，大量原－子或分子发射的光的振动面出现在各个方向的几率是相同的。

一般说，在106s内各个方向电矢量的时间平均值相等，故出现如图2（b）所示的所谓自然光。

有些光的振动面在某个特定方向出现的几率大于其他方向，即在较长时间内电矢量在某一方向较强，这就是如图2（c）所示的所谓部分偏振光。

还有一些光，其振动面的取向和电矢量的大小随时间作有规则的变化，其电矢量末端在垂直于传播方向的平面上的移动轨迹呈椭圆（或圆形），这样的光称为椭圆偏振光（或圆偏振光），如图2（c）所示。

图2 光波按偏振的分类 2．获得偏振光的常用方法 (1)非金属镜面的反射。

偏振光的研究_实验报告

一、实验目的1. 观察光的偏振现象，加深对光的偏振性质的认识。

2. 学习并掌握偏振光的产生、传播、检测和调控方法。

3. 理解马吕斯定律及其在实际应用中的意义。

4. 掌握使用偏振片、波片等光学元件进行偏振光实验的基本技能。

二、实验原理1. 光的偏振性质：光是一种电磁波，具有横波性质。

在光的传播过程中，光矢量的振动方向相对于传播方向可以保持不变（线偏振光）、绕传播方向旋转（圆偏振光）或呈现椭圆轨迹（椭圆偏振光）。

2. 偏振光的产生：自然光通过偏振片后，可以产生线偏振光。

当自然光入射到某些光学各向异性介质（如偏振片、波片等）时，由于不同方向的光矢量分量在介质中的折射率不同，从而导致光矢量振动方向发生偏转，形成偏振光。

3. 马吕斯定律：当一束完全线偏振光通过一个偏振片时，透射光的光强与入射光的光强和偏振片透振方向与入射光光矢量振动方向的夹角θ之间的关系为：\( I = I_0 \cdot \cos^2\theta \)，其中\( I \)为透射光的光强，\( I_0 \)为入射光的光强。

三、实验仪器与设备1. 自然光源（如激光器）2. 偏振片（两块）3. 波片（1/4波片、1/2波片）4. 光具座5. 光屏6. 光电探测器7. 数据采集与分析软件四、实验步骤1. 观察线偏振光：将自然光源发出的光通过偏振片，观察光屏上的光斑。

然后逐渐旋转偏振片，观察光斑的变化，验证马吕斯定律。

2. 观察圆偏振光：将1/4波片放置在偏振片和光屏之间，使1/4波片的光轴与偏振片的透振方向夹角为45°。

观察光屏上的光斑，验证圆偏振光的产生。

3. 观察椭圆偏振光：将1/4波片的光轴与偏振片的透振方向夹角调整为22.5°，观察光屏上的光斑，验证椭圆偏振光的产生。

4. 测量偏振片透振方向：利用光电探测器测量偏振片的透振方向，并与理论计算值进行比较。

5. 分析实验数据：使用数据采集与分析软件对实验数据进行处理，分析偏振光的特性，验证实验原理。

偏振光的研究

实验报告实验题目：偏振光的研究实验目的：学习掌握线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光的产生条件与鉴别方法，了解马吕斯定律以及各偏振光的数学推导。

学习使用计算机鉴别偏振光以及找出消光位置并观察随四分之一波片的转动，观察直角坐标和极坐标（θ-I 、β-I ）中观察所绘制的图形并做出相关分析。

实验原理：➢ 布儒斯特定律：n tg =α（α为起偏角，n 为反射物质的折射率）光线斜射向非金属的光滑平面上(例如水、木头、玻璃等)时反射光和透射光都会产生偏振现象，当入射角是某一数值时，反射光为线偏振光，这时的入射角叫起偏角。

➢ 偏振片：产生偏振光的元件叫做偏振片，鉴别光的偏振状态叫检偏，用作检偏的仪器或元件叫检偏器．偏振片也可作为监检器使用。

➢ 波片与圆偏振光、椭圆偏振光平面偏振光垂直入射晶片，如果光轴平行于晶片表面，会产生比较特殊的双折射现象，这时非常光e 和寻常光o 的传播方向是一致的，但速度不同，因而从晶片出射时会产生相位差()L n n e -=02λπδ式中λ为单色光波长，n0和ne 为0光和e 光的折射率，L 为晶片厚度．由δδ2020222sin cos 2=-+A A E E A E A E e y x y e X 得：（1）πδk 2=，为线偏振光。

（2）πδ)12(+=k ，为线偏振光；（3）πδ)21(+=k ，为正椭圆偏振光；（4）δ不等于以上各值时，为椭圆偏振光．(以上K=0。

1，2，…) 对某一波长的单色光产生 πδ)12(+=k 相位差的叫作1／4波片。

当线偏振光垂直入射到l/4波片时，且其振动方向与波片光轴成θ角，如图1所示，由于0光和e 光的振幅是θ的函数，合成振幅A因θ角的不同而不同。

(1) θ=o或2π时，A。

=o或Ae=o，为线偏振光；(2) θ=4π时，A。

=Ae，为圆偏振光；(3) θ为其他角度时为椭圆偏振光．对于任意的θ角，相应的光强有：22202cos sin eI A I Aθθ==此即为马吕斯公式，或马吕斯定律。

偏振光的研究

偏振光的研究偏振光是指在特定方向上振动的电磁波。

光波一般以横波的形式传播，其中的电场矢量在垂直于传播方向的平面内振动。

偏振光的研究对于了解光的本质、光学仪器的设计和光学通信等领域都具有重要意义。

偏振光的研究可以追溯到19世纪初期，法国物理学家亚利和卡工合作发现了光的偏振现象，并提出了偏振理论。

此后，英国物理学家斯托克斯进一步发展了偏振光的研究。

斯托克斯做出了关于偏振光的数学描述，并提出了斯托克斯矢量的概念，用于描述光的偏振状态。

偏振光的性质包括偏振方向、偏振度和光强度等。

偏振方向指的是电场矢量振动的方向，可以通过偏振片进行调节。

根据偏振方向的不同，偏振光可以分为水平偏振、垂直偏振、斜线偏振和圆偏振等。

偏振度是描述光的偏振程度的物理量，它表示电场矢量在某一方向上的分量占总电场矢量的比例。

光强度则是描述光的能量的物理量，它与光的振幅和偏振度有关。

偏振光的产生方式主要有自然产生和人工产生两种。

自然产生的偏振光包括自然光通过自然界中的物体，如水面、大气等散射而产生的偏振光。

人工产生的偏振光则是通过偏振器或特定光源产生的。

常见的人工产生偏振光的方法有偏振片、偏振棱镜、偏振滤波器和波片等。

偏振光的研究在科学和工程技术中有广泛的应用。

在科学研究方面，偏振光的研究可用于研究光的传播、干涉和干扰等现象，以及材料的光学性质研究。

在工程技术中，偏振光的研究可用于光学仪器的设计，例如偏振显微镜、偏振滤波器和光通信中的光纤激光器等。

总之，偏振光的研究在光学领域中具有重要意义，它帮助我们了解光的特性和行为，为光学技术的发展和应用提供了基础。

在日常生活中，我们也可以通过一些实验和观察，感受到偏振光的存在和特性。

偏振光的研究

班级：2009级物电姓名：苏军军日期：2010-12-12地点：理科楼【实验目的】1、通过产生和观察光的偏振状态,掌握产生与检验偏振光的原理和方法；2、验证布儒斯特定律，了解产生与检验偏振光的元件及仪器。

【实验原理】光是一种电磁波，而电磁波是横波，，它有电矢量E和磁矢量H，习惯上我们总是用电矢量E来代表光波。

光波中的电矢量与波的传播方向垂直，光的偏振现象清楚得显示了光的横波性。

光大体上有五种偏振状态，即线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光、自然光和部分偏振光。

其中线偏振光和圆偏振光由可看作椭圆偏振光的特例。

椭圆偏振光可视为两个沿同一方向传播的振动方向相互垂直的线偏振光（如图1所示，一个为电矢量，一个为）的合成：（1）式中A表示振幅，为二光波的圆频率，表示时间，为波矢的数值，是两波的相对相位差。

合成矢量的端点在波面内描绘的轨迹为一椭圆。

椭圆的形状、取向和旋转方向，由，和决定。

当和时，椭圆偏振光变为圆偏振光；当，或者（或）=0时，椭圆偏振光变为线偏振光（图2）。

本实验着重观察的是光的各种偏振态的改变。

1、光的偏振态凡是电振动只限于某一确定方向和该方向的负方向的光称为线偏振光（亦称平面偏振光）。

在垂直于光传播方向的任一确定平面内，光波电矢量端点随时间作椭圆运动的光称作椭圆偏振光；作圆运动的称作圆偏振光。

以上三种统称完全偏振光，若在垂直于光传播方向的平面（简称迎光平面）内，电矢量的取向与大小都随时间作无规则变化，且各方向的取向几率相同，彼此之间没有固定的位相关系，则称为自然光。

自然光和线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光三者的任一个组合起来，就成为部分偏振光。

2、线偏振光的获得（1）反射起偏及透射起偏一束单色自然光从不同角度入射到介质表面，其反射光和折射光一般是部分偏振光。

当以特定角度即布儒斯特（Brewster）角入射时，不管入射光的偏振状态如何，反射光将成为线偏振光，其电矢量垂直于入射面。

空气中相对于玻璃界面的偏化角约为。

偏振光的研究实验报告

偏振光的研究实验报告偏振光的研究实验报告引言：偏振光是一种特殊的光波，其振动方向在一个平面内，与普通光波相比，具有更强的定向性。

在过去的几十年里，偏振光的研究得到了广泛的关注和应用。

本实验旨在通过对偏振光的实验研究，深入了解其特性和应用。

实验一：偏振片的特性在本实验中，我们首先使用了一块偏振片。

偏振片是一种能够选择性地通过或阻挡特定方向振动的光的装置。

我们将光源发出的自然光通过偏振片，观察到了光的强度发生了明显的变化。

这是因为偏振片只允许与其方向平行的光通过，而将垂直于其方向的光阻挡。

通过旋转偏振片，我们可以观察到光的强度随着角度的变化而变化。

实验二：偏振光的产生在本实验中，我们使用了一束自然光通过一个偏振片，将其转换为偏振光。

然后，我们使用另一个偏振片，将偏振光的方向进行调整。

我们观察到，当两个偏振片的方向相同时，光通过的强度最大；而当两个偏振片的方向垂直时，光通过的强度最小。

这表明，偏振光的方向可以通过调整偏振片的方向来改变。

实验三：偏振光的应用偏振光在许多领域中有着广泛的应用。

例如，在光学显微镜中，通过使用偏振光可以增强图像的对比度，使得细小结构更加清晰可见。

在液晶显示器中，偏振光的旋转可以控制光的透过与阻挡，实现像素点的开闭。

此外，偏振光还被应用于光学通信、光学传感器等领域。

实验四：偏振光的检测在本实验中，我们使用了偏振片和偏振光检测器来测量光的偏振状态。

通过旋转偏振片，我们可以调整光的偏振方向，而偏振光检测器可以测量到通过的光的强度。

通过实验数据的分析，我们可以得到光的偏振状态的信息，例如偏振方向和偏振度。

结论：通过本实验，我们深入了解了偏振光的特性和应用。

偏振光具有较强的定向性，可以通过偏振片的选择和调整来改变其方向。

在光学领域，偏振光的研究和应用已经取得了重要的进展，并在许多领域发挥着重要的作用。

通过对偏振光的深入研究，我们可以进一步拓展其应用，并为光学技术的发展做出贡献。

致谢：在此，我要感谢实验室的老师和同学们对本实验的支持和帮助。

偏振光的研究

一偏振光的定义1、横波于纵波的区别（1）横波：各点的振动方向总与波的传播方向垂直。

（2）纵波：各点的振动方向总与波的传播方向在同一条直线上 2、偏振现象机械波是横波时，当质点的振动方向与狭缝平行时，机械波能透过狭缝传播，反之，则不能传播。

对纵波而言，不管什么情况，纵波总能透过狭缝而传播。

光是电磁波，光波[2]含有电振动矢量E 和磁振动矢量H ，E 和H 都与传播速度V 垂直，实验事实已经表明，产生感光作用和生理作用的是光波中的电矢量E ，所以讨论光的作用时，只需考虑电矢量E 的振动，E称为光矢量[3]。

自然界的光都是各向同性的，对于自然界的光可以用某种方法，如通过各向异性的晶体或人造偏振片，使其在传播方向各具不对称性性。

这种振动方向对于传播方向不对称性叫做偏振光[1]。

只有一个振动方向的光叫偏振光，如经过偏振片后的自然光，若偏振光再经过一个偏振片后，情况会怎样呢？如图所示，当两偏振片的“狭缝”平行时，光屏上仍有亮光，当两偏振片的“狭缝”相互垂直时，透射光的强度几乎为零，光屏上是暗的，如图所示。

振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振，它是横波区别于其他纵波的一个最明显的标志。

光波电矢量振动的空间分布对于光的传播方向失去对称性的现象叫做光的偏振。

只有横波才能产生偏振现象，故光的偏振是光的波动性的又一例证。

在垂直于传播方向的平面内，包含一切可能方向的横振动，且平均说来任一方向上具有相同的振幅，这种横振动对称于传播方向的光称为自然光（非偏振光）。

凡其振动失去这种对称性的光统称偏振光。

偏振光的分类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（见下图）。

光偏振现象的研究

圆偏振光和椭圆偏振光：由两个有确定相位差的相互垂直的光振动合成而成；
自然光和部分偏振光：两个相互垂直的振动之间没有恒定的位相差。
• 基本方法：在检偏器前加一块l/4波片
检偏器
区别自然光和圆偏振光:转动检偏器，有最大光强和消光的为圆偏振光，没有变化的则为自然光。
区别部分偏振光和椭圆偏振光: 同时转动波片和检偏器，有消光现象的为椭圆偏振光，没有消光现象的为部分偏振光。
3、鉴别半导体激光光源：
利用1/4波片和检偏器设计一个鉴别半导体激光光源为何种偏振光源的办法
自
然
iB
光
反射界面
n2
n1 线偏振光
tan iB
n2 n1
时
反射光为线偏振光
部分偏振光
B、二相色性晶体制成的偏振片
P1
P2
E0
E1
E2
I0
I1 I0 / 2
I2 I1 cos2
马吕斯定律(Malus law)
C、波片
波片是各向异性晶体，对不同振动方向
的光有不同的折射率——双折射现象。
d
波片
实验内容及要求
1、验证马吕斯定律：用激光功率计观测检偏器P2相对P1转过的角度与光强I
的变化规律。在0º~90º间每10º测一次。
2、观察线偏振光通过波片后的偏振状态
1) 旋转检偏器至消光，然后在两偏振片间插入1/4波片，再旋转波片至消光
起偏器
检偏器
旋转 1/4 波片 C，以改变其慢(或快)轴与入射的线偏振光电矢量之间夹角。当角分别为 15°、 30°、 45°、 60°、 75°、 90°时，将 A 逐渐旋转 360°，观察
光偏振现象的研究

偏振光检测研究34页PPT

偏振光检测研究
36、如果我们国家的法律中只有某种神灵，而不是殚精竭虑将神灵揉进宪法，总体上来说，法律就会更好。—— 马克·吐温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之时。— —威·皮物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律是丝毫没有力量的。 ——菲力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们迅速累聚，进而变成法律。 ——朱尼厄斯
55、为中华之崛起而读书。 ——周恩来
40、人类法律，事物有规律，这是不容忽视的。— —爱献生
谢谢！
51、天下之事常成于困约，而败于奢靡。——陆游 52、生命不等于是呼吸，生命是活动。——卢梭
5任感。 ——易卜生 54、唯书籍不朽。——乔特

偏振光特性研究

波片：光轴和晶面平行的单轴晶体薄片称为~。
线偏振光垂直入射厚度为d的波片时(如图4所示),沿
同一方向传播的o光和e光，由于传播速度不同，从波片射出时其相位差为：
波片:当
的波片。
取不同值时，波片的透射光性质如图5所示。
❖从波片透射出的光一般为椭圆偏振光;
❖当时，透射光为圆偏振光；
椭圆偏振光通过检偏器
圆偏振光通过Βιβλιοθήκη 偏器四、实验内容和步骤1、按图6依次放置各元件，调节它们等高共轴；
2、先不放波片C，使起偏器P的振动面与检偏器A的振动面互相垂直(此时应观察到消光现象)；
3、在P、A之间插入波片C，转动C使消光，然后将A转动360°，观察到什么现象？判断这时从C出来的偏振光的性质；
4、依次将C转动15°、 30°、45°、60°、 75°、90°，每次都将A转动360°，记录所观察到的现象，判断从波片C出来的偏振光的性质，填在如下的表各中：
一束光强度为的线偏振光，透过检偏器以后，透射光的光强度为
其中是线偏振光的光振动方向与检偏器偏振化方向间的夹角,该式称为马吕斯定律。
该定律说明，对线偏振光，检偏器旋转一周会出现两次消光现象(演示2）。
3.椭圆和圆偏振光的产生与波片的作用
双折射现象:一束光入射到单轴晶体时,被分成两束光, 其中一束光的传播遵从折射定律称为o光, 另一束光不遵从折射定律称为e光。
的传播方向； B、自然光：“在垂直于光传播方
向的平面内，沿各方向振动的电矢量呈对称分布”的光就称为～； C、偏振光：电矢量的振动在某个方向具有相对优势，而使其在垂直于光传播方向的平面内不具有对称性的光，统称为～。
❖ 部分偏振光：在垂直于光传播方向的平面内沿各方向振动的电矢量都有，但振幅不对称的光称为～；

偏振光的研究

偏振光的研究光的偏振是指光的振动方向不变，或光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。

光的偏振现象最早是牛顿在1704年至1706年间引入光学的；马吕斯在1809年首先提出“光的偏振”这一术语，并在实验室发现了光的偏振现象；麦克斯韦在1865年至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，因此可以分成五种偏振态：自然光（非偏振光）、线偏振光、部分偏振光、园偏振光和椭圆偏振光。

自然光是各方向的振幅相同的光，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。

部分偏光可以看成自然光与线偏光混合而成，即它有某个方向的振幅占优势。

园偏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。

通过对偏振光的研究人们发明和制造了一些偏振光的元件，如：偏振片、波片和各种偏振棱镜等。

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。

力学上利用偏振光的干涉现象检测材料应力分布，进一步应用于建筑工程学方面就可以检测桥梁和水坝的安全度。

实验原理为了研究光的偏振态和利用光的偏振特性进行各种分析和测量工作，需要各种偏振元件：产生偏振光的元件、改变光的偏振态的元件等，下面分类介绍。

1．产生偏振光的元件在激光器发明之前，一般的自然光源产生的光都是非偏振光，因此要产生偏振光都要使用产生偏振光的元件。

根据这些元件在实验中的作用，分为起偏器和检偏器。

起偏器是将自然光变成线偏振光的元件，检偏器是用于鉴别光的偏振态的元件。

在激光器谐振腔中可以利用布儒斯特角使输出的激光束是线偏振光。

将自然光变成偏振光的方法有很多，一个方法是利用光在界面反射和透射时光的偏振现象。

偏振光的研究

132 实验5-15 偏振光的研究光的偏振现象揭示了光波是横波，它使人们对光的传播（反射、折射、吸收和散射）的规律有了新的认识，并在光学计量、晶体性质研究和应力分析等方面有着广泛的应用。

【实验目的】1．观察光的偏振现象，加深对光偏振的认识。

2．测定玻璃的起偏角，验证布儒斯特定律。

【实验器材】分光仪、偏振片、玻璃片、钠光灯、支架和小型旋光仪。

【实验原理】光波是电磁波，其电矢量E 的振动方向垂直于光的传播方向。

电矢量的振动方向和光的传播方向所组成的平面称为光的振动面。

电矢量的振动只限于某一确定平面内的光称为平面偏振光（或线偏振光）；如果电矢量在垂直于光波的传播方向上作无规则的取向，且振幅相等，则称为自然光；如果振动在某一确定方向上占相对优势，则称为部分偏振光；如果电矢量的大小和方向随时间做有规律的变化，且电矢量的末端在垂直于光传播方向平面内的轨迹是圆或椭圆，则称为圆偏振光或椭圆偏振光。

用于产生偏振光的元件叫起偏器（或起偏片），用于鉴别偏振光的元件叫检偏器（检偏片），两者可通用。

一、产生平面偏振光的常见方法1．利用晶体双折射现象产生偏振光当自然光入射某些各向异性晶体（如方解石）时，折射后分解为两束平面偏振光，并以不同速度在晶体内传播，如图5-15-1所示，这种现象称为双折射。

在晶体内存在一个特殊方向，光线沿该方向入射时不发生双折射现象，该方向称为晶体的光轴。

光轴与入射光所组成的平面称为该光的主平面。

光轴与晶体表面法线方向组成的平面称为晶体的主截面，假设主平面与主截面重合。

双折射产生的两束平面偏振光，其中一束电矢量E 的振动方向垂直于它的主平面，亦垂直于晶体的主截面，并遵循折射定律，称为寻常光（o 光），另一束电矢量E 的振动方向平行于晶体的主截面，不遵循折射定律，称为非常光线（e 光）。

图5-15-1中“ ”表示垂直于主截面，“”表示平行于主截面。

2．利用光反射产生偏振光当一束自然光从折射率为1n 的媒质射向折射率为2n 的媒质，并在媒质的界面上反射和折射时，反射和折射光都为部分偏振光。

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