马吕斯定律

院－系：理学院物理系

专业：物理学

年级： 09物理

学生姓名：黄青中

学号： 200902050238

摘要：普遍光源如太阳、白炽灯、钠灯等发光时，组成光源的原子自发或受激辐射光波列是随机的，各光波列振动方向、频率和位相不尽相同，光矢量在垂直于光传播方向的平面上取各方向的几率相等，自然光可分解为两互相垂直方向、振幅相等、没有任何相位关系的偏振光。若光波中虽包含各种方向的振动，但在某特定方向上的振动占优势，例如在某一方向上的振幅最大，而在与之垂直的另一方向上的振幅最小，则这种偏振光称为部分偏振光。其优势越大，其偏振化程度越高。因此，可以用一定方法将自然光变成部份偏振光和偏振光。

关键词：线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光、马吕斯、折射率、

正文：1.光的偏振性（Polarization）

电磁波是横波，光是电磁波在人眼视觉范围内的波段0.4nm 0.7nm。对应红、橙、黄、绿、青、蓝、紫光。

研究光的振动方向的特性即研究光的偏振性。光矢量的振动对于传播方向的不对称性，称为为光的偏振。

2. 光偏振态的分类和图示

根据光矢量对传播方向的对称情况，光可以分为：自然光、线偏振光、部分偏振光，以及椭圆偏振光。

线偏振光

光矢量只沿某一固定方向振动的光为线偏振光。偏振光的振动方向与传播方向组成的平面称为振动面。线偏振光的振动面是固定不动的。线偏振光的表示方

法如下：

椭圆偏振光

光矢量末点的运动轨迹是正椭圆或斜椭圆。在迎光矢量图上，光矢量端点沿逆时针方向旋转的称为左旋偏振光；沿顺时针方向旋转的称为右旋偏振光。

若光波中虽包含各种方向的振动，但在某特定方向上的振动占优势，例如在某一方向上的振幅最大，而在与之垂直的另一方向上的振幅最小，则这种偏振光称为部分偏振光。其优势越大，其偏振化程度越高。因此，可以用一定方法将自

然光变成部份偏振光和偏振光。

部分偏振光的两个相互垂直的光振动也没有任何固定的相位关系。

偏振片

两向色性的有机晶体，如硫酸碘奎宁、电气石或聚乙烯醇薄膜在碘溶液中浸

泡后，在高温下拉伸、烘干，然后粘在两

个玻璃片之间就形成了偏振片。它有一个

特定的方向，只让平行与该方向的振动通

过，这一方向称为透振方向。

1. 起偏

当自然光通过偏振片时，某一方向上的光矢量被吸收，只有另一方向的光矢量透过，从而使自然光成为偏振光，称为起偏。从起偏器透出的线偏振光的光强是入射自然光的光强的1/2。

2. 检偏

在光路上放一块相同的偏振片，当旋转这一偏振片时，在片后观察，若透射的光强不发生变化，则入射光为自然光，若光强发生变化，则可确定入射光为偏振光，因此该偏振片可进行检偏。

（1）线偏振光

检偏器旋转一周，光强两强两黑。

（2）自然光

在光路中插入检偏器，屏上光强减半。检偏器旋转，屏上亮暗无变化。

（3）部分偏振光

检偏器旋转一周，屏上光强经历两强两弱变化。

（4）圆偏振光

光矢量端点在垂直于光传播方向的截面内描绘出圆形轨迹。检偏器旋转一周，光强无变化。

（5）椭圆偏振光

光矢量端点在垂直于光传播方向的截面内描绘出椭圆轨迹。检偏器旋转一周，光强两强两弱。

1、马吕斯定律

一束光振幅为A

0、光强为I

的线偏光，透过检偏器以后，透射光强为I。设

α为线偏光的光振动方向OM与检偏器透振方向ON 间的夹角，则可以将入射到检偏器的光振动分解为平行于和垂直于ON 的两个分量，如下图所示。

垂直于ON 的分量不能通过检偏器，只有平行于ON 的分量才能通过检偏器。因光强正比于光振动的振幅，所以从检偏器透射出来的光强为：

α2

0cos I I =，

α为线偏振光的光振动方向OM 与检偏器透振方向ON 间的夹角。这就是马吕斯

定律：

αcos 0A A =，2

2

0A A I I =

当=0°或180°时，，透射光最强。当=90°或270°时，I=0，透射光强为零。当为其它值时，光强介于 0 和

之间。

一束光强为0I 的自然光透

过检偏器，透射光强为2

/0I 。

2，自准直法测棱镜角

将三棱镜按标识要求放置在载物平台目测粗调使望远镜聚焦于无穷远使望远镜光轴垂直于分光计主轴，望远镜对准AB 面时应调整α2和望远镜倾斜度螺钉望远镜对准AC 面时应调整α1和望远镜倾斜度螺钉使平行光管的光轴垂直于分光计主轴；注意:自准法测α，此要求可以不调，反射法测α，则应在用自准法测得α后从平台上取下三棱镜进行调整；调整完成再按反射法测量要求把三棱镜放置在载物平台上。

计算公式： ф=1/2(ф′+ф″) ф′=| T2′-T1′| 或 ф′=360°-| T2′-T1′| ф″=| T2″-T1″| 或 ф″=360°-| T2″-T1″| 则α=180°-ф

实验数据及处理：1，棱镜顶角的测定 1 2 3

4 5 平均值

1v

31311︒ 32311︒ 34311︒ 36311︒ 32311︒

33311︒

'1v

32131︒ 33313︒

32313︒ 34313︒

33313︒

32313︒

2v

3271︒

3271︒

3371︒

3271︒

3471︒

3271︒

'2v

32251︒

31251︒

32251︒ 34251︒

251︒

32251︒

不确定度的计算：

⋅

=0223

.0)(1v v a ⋅=577.0)(v v b ⋅=619.0)(1v v c '1=a v

顶角的测定：)(2

12'

2

1.1v v v v -+-=θ 最终'160180︒︒=-=θA

计算结果：''1160±=︒A

掠入射法测棱镜折射率： 1 2 3 4 5

平均值

1v

'6335︒

'5335︒

'6335︒ '5335︒

'6335︒

'6335︒

2v

'7155︒

'5155︒

'5155︒

'7155︒ '7155︒ '6155︒

'1v

'4325︒

'4325︒

'6325︒

'6325︒

'6325︒

'5325︒ '2v

'5195︒ '7195︒

'5195︒ '5195︒ '7195︒

'6195︒

计算：

)(2

12'

21'1v v v v i m ---=

'5939︒=m i 2)sin sin cos (1A

i A n m ++=

654.1=n

不确定度的计算：'

1202.0)(=i u a ''577.03

1)(==m b i u