大学物理实验讲义实验06光的偏振实验-精选.pdf
物理实验光的偏振实验报告
物理实验光的偏振实验报告一、实验目的1、观察光的偏振现象，加深对光的偏振特性的理解。
2、掌握偏振片的起偏和检偏原理，学会用马吕斯定律测量偏振光的强度。
3、了解 1/4 波片的作用，测量线偏振光通过 1/4 波片后的偏振态变化。
二、实验原理1、光的偏振态光是一种电磁波，其电场矢量的振动方向与传播方向垂直。
根据电场矢量的振动特点，光可以分为自然光、线偏振光、部分偏振光和圆偏振光、椭圆偏振光。
自然光：在垂直于光传播方向的平面内，电场矢量的振动方向是随机的，各方向的振幅相等。
线偏振光：电场矢量在垂直于光传播方向的平面内只沿一个固定方向振动。
部分偏振光：在垂直于光传播方向的平面内，电场矢量的振动方向是随机的，但各方向的振幅不相等。
圆偏振光和椭圆偏振光：电场矢量的端点在垂直于光传播方向的平面内的轨迹是圆或椭圆。
2、偏振片偏振片是一种只允许某一特定方向的光振动通过的光学器件。
当自然光通过偏振片时，只有与偏振片透振方向平行的光振动能够通过，从而得到线偏振光。
这个过程称为起偏。
当线偏振光通过另一个偏振片时，可以通过旋转第二个偏振片来改变通过的光强，这个过程称为检偏。
3、马吕斯定律当一束强度为 I₀的线偏振光通过检偏器后，其强度 I 为：I ＝I₀cos²θ，其中θ 为线偏振光的振动方向与检偏器透振方向之间的夹角。
4、 1/4 波片1/4 波片是一种能使线偏振光变成圆偏振光或椭圆偏振光的光学元件。
当线偏振光垂直入射到 1/4 波片上时，若线偏振光的振动方向与波片的光轴成 45°角，则出射光为圆偏振光；若线偏振光的振动方向与波片的光轴不成 45°角，则出射光为椭圆偏振光。
三、实验仪器1、半导体激光器2、起偏器和检偏器3、 1/4 波片4、光功率计四、实验步骤1、调整实验仪器打开半导体激光器，调整其位置，使激光束水平通过实验平台。
依次将起偏器、检偏器和 1/4 波片安装在光具座上，使它们的中心与激光束在同一直线上。
大学物理实验讲义实验06光地偏振实验
⼤学物理实验讲义实验06光地偏振实验实验07 光的偏振实验光波是特定频率范围内的电磁波。
在⾃由空间中传播的电磁波是⼀种横波，光波的偏振特性清楚地显⽰了光的横波性，是光的电磁理论的⼀个有⼒证明。
本实验研究光的⼀些基本的偏振特性，通过实验深⼊学习有关光的偏振理论。
【实验⽬的】1、理解偏振光的基本概念，偏振光的起偏与检偏⽅法；2、学习偏振⽚与波⽚的⼯作原理与使⽤⽅法。
【仪器⽤具】SGP-2A 型偏振光实验系统【实验原理】1、光波偏振态的描述⼀般⽤光波的电⽮量（⼜称光⽮量）的振动状态来描述光波的偏振。
按光⽮量的振动状态可把光波偏振态⼤体分成五种：⾃然光、线偏振光、部分偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。
这⾥重点讨论偏振光的描述。
⼀个单⾊偏振光可分解为两个偏振⽅向互相垂直的线偏振光的叠加，即+==)cos(cos 21δωωt a E ta E yx （1）式中δ为x ⽅向偏振分量相对于y ⽅向偏振分量的位相延迟量，1a 、2a 分别是两偏振分量的振幅，ω为光波的圆频率。
对于单⾊光，参数1a 、2a 、δ就完全确定了光波的偏振状态。
以下讨论中，取021>a a 、，πδπ≤<-。
当πδ，0=时，式（1）描述的是⼀个线偏振光，偏振⽅向与x 轴的夹⾓)c o s a rc t a n (12δαa a=称为线偏振光的⽅位⾓（如图1所⽰）。
图 1 线偏振光图 2 圆偏振光当2/2/ππδ-=，且21a a =时，式（1）描述的是⼀个圆偏振光，其特点是光⽮量为⾓速度ω旋转，光⽮量的端点的轨迹为⼀圆。
δ的正负决定了光⽮量的旋向，2/πδ=时为右旋圆偏振光，2/πδ-=时为左旋圆偏振光（迎着光的⽅向观察，如图2所⽰）。
除了上述特殊情况，式（1）表⽰的是椭圆偏振光（如图3所⽰）。
偏振的⼀个重要应⽤是研究光波通过某个光学系统后偏振状态的变化来了解此系统的⼀些性质。
2、偏振⽚和马吕斯定律偏振⽚有⼀个透射轴（即偏振化⽅向）和⼀个与之垂直的消光轴，对于理想的偏振⽚，只有光⽮量振动⽅向与透射轴⽅向平⾏的光波分量才能通过偏振⽚。
光的偏振实验报告
光的偏振实验报告一、实验目的1、观察光的偏振现象，加深对光偏振基本概念的理解。
2、掌握产生和检验偏振光的方法。
3、了解偏振片的特性和应用。
二、实验原理1、光的偏振态光是一种电磁波，其电场矢量的振动方向与传播方向垂直。
光的偏振态通常分为自然光、部分偏振光和完全偏振光三种。
自然光：在垂直于光传播方向的平面内，电场矢量的振动方向是随机的，且各个方向的振幅相等。
部分偏振光：在垂直于光传播方向的平面内，电场矢量的振动方向是随机的，但不同方向的振幅不相等。
完全偏振光：在垂直于光传播方向的平面内，电场矢量的振动方向固定不变。
完全偏振光又分为线偏振光和圆偏振光、椭圆偏振光。
2、偏振片偏振片是一种只允许某一特定方向的光振动通过的光学器件。
其工作原理基于二向色性，即某些物质对不同方向振动的光吸收程度不同。
3、马吕斯定律当一束线偏振光通过检偏器时，透射光的强度 I 与入射光的强度 I₀以及检偏器的透光轴与入射光偏振方向之间的夹角θ 有关系：I ＝I₀cos²θ 。
三、实验仪器1、半导体激光器2、起偏器3、检偏器4、光功率计5、光学导轨四、实验步骤1、调整实验仪器将半导体激光器、起偏器、检偏器依次安装在光学导轨上，使它们的中心处于同一水平线上。
调整各器件的高度和角度，使激光束能够顺利通过起偏器和检偏器。
2、观察自然光和偏振光不放置起偏器，直接观察激光束，此时的光为自然光。
在激光束前放置起偏器，旋转起偏器，观察透过起偏器后的光强变化。
当光强达到最大且稳定时，此时的光为线偏振光。
3、验证马吕斯定律固定起偏器的位置，使其产生的线偏振光的偏振方向不变。
旋转检偏器，每隔 10°记录一次光功率计的读数。
根据测量数据，以角度θ 为横坐标，光强 I 为纵坐标，绘制曲线，并与理论曲线 I ＝ I₀cos²θ 进行比较。
4、观察圆偏振光和椭圆偏振光在起偏器和检偏器之间插入四分之一波片，旋转波片和检偏器，观察光强的变化和光的偏振态。
《光的偏振实验》课件
椭圆偏振是指光在传播过程中，其电矢量在垂直于传播方向的平面上作椭圆运动。
偏振光通过不同介质的现象
偏振光通过透明介质时，其偏振方向会发生改变 偏振光通过反射介质时，其偏振方向也会发生改变 偏振光通过折射介质时，其偏振方向也会发生改变 偏振光通过散射介质时，其偏振方向也会发生改变
观察干涉条纹：记录干涉 条纹的变化，分析光的偏 振特性
实验总结：总结实验结果， 分析光的偏振特性，得出 结论
实验注意事项
确保实验环境 安全，避免光
线直射眼睛
实验过程中， 注意保护实验 器材，避免损
坏
实验过程中， 注意观察实验 现象，及时记
录数据
实验结束后， 及时清理实验 器材，保持实
验室整洁
光的偏振实验结果分析
光的偏振实验原理
光的波动理论
光的波动性：光具有波动性，可以传播和反射
光的偏振：光在传播过程中，其振动方向与传播方向之间存在一定的关系
光的偏振实验：通过实验观察光的偏振现象，验证光的波动性
光的偏振原理：光的偏振是由于光在传播过程中受到介质的影响，导致其振动方向发生变 化
光的偏振态
光的偏振态是指光在传播过程中，其电矢量在垂直于传播方向的平面上的振动状 态。 光的偏振态可以分为线偏振、圆偏振和椭圆偏振三种。
光的偏振的应用
光学仪器中的偏振现象
偏振片：用于改变光的偏振状态，如偏振显微镜、偏振相机等 偏振棱镜：用于分离不同偏振方向的光，如偏振分光镜、偏振棱镜等 偏振光栅：用于分析光的偏振特性，如偏振光栅、偏振光栅相机等 偏振干涉仪：用于测量光的偏振特性，如偏振干涉仪、偏振干涉显微镜等
摄影技术中的偏振应用
《大学物理》光的偏振现象的研究实验
图2 二向色性起偏《大学物理》光的偏振现象的研究实验姓 名学 号 班 级桌 号 教 室实验日期 20 年 月 日 时段 指导教师一. 实验目的1. 观察光的偏振现象，加深对光偏振基本规律的认识；2. 了解产生和检验偏振光的基本方法；3. 验证马吕斯定律；4．1/2波片，1/4波片的研究； 5.利用旋光现象测定蔗糖溶液浓度. 二. 实验仪器导轨和机座, 带布儒斯特窗的氦氖激光器, 激光器架, 偏振片、波片架, 滑动座(4个)， 光传感器(光电探头)，光功率测试仪，偏振片（2个），1/2波片（波长632.8nm ），1/4波片（波三. 实验原理1. 偏振光的基本概念光波是一种电磁波，它的电矢量 和磁矢量 相互垂直，并垂直于光的传播方向。
通常人们用电矢量 代表光的振动方向，并将电矢量和光的传播方向所构成的平面称为光的振动面。
在传播过程中，电矢量的振动方向始终在某一确定方向的光称为平面偏振光或线偏振光，如图1(a)所示。
振动面的取向和光波电矢量的大小随时间作有规律的变化，光波电矢量末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹呈椭圆或圆时，称为椭圆偏振光或圆偏振光，评 分教师签字图1 平面偏振光、自然光和部分偏振光图3 双折射起偏原理图人眼逆光来看，若电矢量末端按照顺时针方向旋转，则称为右旋椭圆或右旋圆偏振光，反之为左旋。
通常光源发出的光波有与光波传播方向相垂直的一切可能的振动方向，没有一个方向的振动比其它方向更占优势。
这种光源发射的光对外不显现偏振的性质，称为自然光，如图1(b)所示；如果光波电矢量的振动在传播过程中只是在某一确定方向上占优势，则此偏振光称为部分偏振光，如图1(c)所示。
将自然光变成偏振光的器件称为起偏器，用来检验偏振光的器件称为检偏器。
实际上，起偏器和检偏器是互为通用的。
下面介绍几种常用的起偏和检偏方法。
２. 二向色性起偏、马呂斯定律、双折射起偏二向色性起偏：物质对不同方向的光振动具有选择吸收的性质，称为二向色性。
大物实验光的偏振实验报告
实验名称光的偏振姓名学号专业班实验班组号教师成绩批阅教师签名批阅日期一、实验目的：1.熟悉偏振片和波片的工作原理；2.搭建合适的实验光路；3.光的不同偏振态的转换与检测；4.学习线偏振光的偏振片起偏和检测方法，验证马吕斯定律；5.观测半波片对线偏振光振动面的旋转作用；6.利用1/4波片产生圆偏振光和椭圆偏振光二、实验原理：1. 产生偏振光的元件：一个方法是利用光在界面反射和透射时光的偏振现象。
反射光中的垂直于入射面的光振动（称s分量）多于平行于入射面的光振动（称p 分量）；而透射光则正好相反。
在改变入射角的时候，出现了一个特殊的现象，即入射角为一特定值时，反射光成为完全线偏振光（s分量）。
折射光为部分偏振光，而且此时的反射光线和折射光线垂直，这种现象称之为布儒斯特定律。
如下图所示：第二种是光学棱镜，如格兰棱镜格兰棱镜由两块方解石直角棱镜构成，两棱镜间有空气间隙，方解石的光轴平行于棱镜的棱。
自然光垂直于界面射入棱镜后分为o光和e光，o光在空气隙上全反射，只有e光透过棱镜射出。
如图：第三种是偏振片，它是利用聚乙烯醇塑胶膜制成，它具有梳状长链形结构分子，这些分子平行排列在同一方向上，此时胶膜只允许垂直于排列方向的光振动通过，因而产生线偏振光。
2. 波晶片又称位相延迟片，是改变光的偏振态的元件。
它是从单轴晶体中切割下来的平行平面板，由于波晶片内的速度vo,ve不同（所以折射率也就不同），所以造成o光和e光通过波晶片的光程也不同。
当两光束通过波晶片后o光的位相相对于e光延迟量为：3. 马吕斯定律4. 光的五种偏振态自然光是各方向振幅相同的光，对自然光而言，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.部分偏振光可以看作自然光和线偏振光混合而成，即它有某个方向的振幅占优势。
光的偏振实验
光的偏振实验光的干涉和衍射现象表明光是一种波动,但这些现象还不能告诉我们光是纵波还是横波， 光的偏振现象清楚的显示了光的横波性。
历史上，早在光的电磁理论建立以前，在杨氏双缝 实验成功以后不多年，马吕斯（E.LMalus ）于1809年就在实验上发现了光的偏振现象。
【实验目的】1 •验证马吕斯定律；2. 产生和观察光的偏振状态；3. 了解产生与检验偏振光的元件和仪器； 4•掌握产生与检验偏振光的条件和方法。
【实验仪器】光源（白炽灯或可见光激光器）、起偏器、检偏器、光屏或光功率指示器、/4波片。
【实验原理】光波是一种电磁波，电磁波是横波，光波中的电矢量与波的传播方向垂直。
光的偏振现 象清楚的显示了光的横波性。
光波的电矢量E 和磁矢量H 相互垂直，且都垂直于光的传播方 向c （图1）。
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c 所构成的 平面称为光振动面。
我们知道光有五种偏振状态，即线偏振光、椭圆偏振光、圆偏振光、自然光和部分偏振 光。
在传播过程中，电矢量的振动方向始终在某一确定方向的光称为平面偏振光或线偏振光 （图2a ）o 光源发射的光是由大量分子或原子辐射构成的。
单个原子或分子辐射的光是偏振图IE,H ：c 三者之间的关系的，由于大量原子或分子的热运动和辐射的随机性，它 们所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IX 秒内各个方向电矢量的时间平均值 相等，故这种光源发射的光对外不显现偏振的性质，称 为自然光（图2b ）。
在发光过程中，有些光的振动面在 某个特定方向上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上较强，这样的光称为部分偏振 光（图2c ）。
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图3a 椭圆偏振光的合成图2线偏振光、自然光及部分偏振光律的变化，电矢量末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹是椭圆或圆，这种光称为椭圆偏振光或圆偏振光(图3d)。
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。
光的偏振实验报告
光的偏振实验报告
实验目的
本实验的主要目的是研究光的偏振现象，了解光的性质和特点。
在实验过程中，通过对不同偏振方式的光进行研究，可以更好地
理解光的偏振现象和产生原理，为后续光学实验提供重要基础。
实验原理
光线是由电磁波组成的，光的偏振现象指的就是在一定条件下，电磁波沿着某一方向传播，而在垂直于该方向的平面内，电场方
向呈现出特定的分布规律。
光的偏振方式有很多种，最常见的是线偏振和圆偏振。
线偏振
指电场方向在固定的平面内振动，而对于圆偏振，则是电场方向
主要是沿螺旋形路径运动。
实际中，圆偏振可以分为左旋和右旋
两种，分别是电场方向按规定方向旋转的情况。
实验过程
在实验中，我们采用的是双缝干涉仪。
首先，将单色光束传入一个线偏振器和一个环形偏振镜，使得模拟出不同偏振条件下的光。
接着，将光束通过一对垂直的偏振片，并让其中一个偏振片转动角度，来观察光的偏振程度和方向的变化。
最后，将光线再次传送至一个环形偏振镜和一个线偏振器，并记录不同偏振方案下产生的干涉条纹情况。
实验结果
通过实验，我们获得了不同偏振状态的光的情况，记录下了偏振片转动时，光强大小和干涉程度的变化。
在记录干涉条纹时，我们发现在不同偏振情况下，条纹的大小和数量都会有所不同，这是由于光的偏振程度、波长和传播方向等因素的影响导致。
结论
通过本次实验，我们认识到了光的偏振现象并学习了如何检测和记录不同偏振方式下的光线，实验结果也更加直观地展示了光的偏振现象和规律。
在今后的光学实验中，我们将会更加熟悉和深入地了解光的性质和特点，为进一步研究提供基础支持。
大学物理实验——光的偏振
基本方法:在检偏器前加一块l/4波片 基本方法:在检偏器前加一块l/ l/4
检偏器
区别自然光和圆偏振光:转动检偏器, 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, 有最大光强和消光的为圆偏振光,没有 变化的则为自然光. 变化的则为自然光.
区别部分偏振光和椭圆偏振光: 区别部分偏振光和椭圆偏振光: 同时转动波片和检偏器, 同时转动波片和检偏器 , 有消光现象的为 椭圆偏振光, 椭圆偏振光 , 没有消光现象的为部分偏振 光.
�
2,验证马吕斯定律: ,验证马吕斯定律:
移回望远镜,旋转检偏器, 移回望远镜,旋转检偏器,用激光功率计 观测检偏器P2转过的角度与光强I的变化 规律. 规律.在0~90间每10测一次. ~90间每10测一次. 间每10
3,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,然后将1/4波片置于 旋转检偏器至消光,然后将1/4 1/4波片置于 载物台,再旋转波片至消光, 载物台,再旋转波片至消光,
光的偏振
物理实验中心
一,实验原理
(1)什么是偏振光? 什么是偏振光? E
c
H
线偏振光
v E 代表光波振动方向
v v E = E0 sin ωt
Ey
E
Ex
E
椭圆偏振光
圆偏振光
椭圆和圆偏振光可以看作是两个振动方向 椭圆和圆偏振光可以看作是两个振动方向 互相垂直,相位差恒定的线偏振光的合成. 互相垂直,相位差恒定的线偏振光的合成.
椭圆偏振光. (3)其它情况→椭圆偏振光. )
返回
自然光: 自然光:各个方向上的
部分偏振光:某些方向 部分偏振光:
光强相等,相位差随机. 上光强强,相位差随机. 光强相等,相位差随机. 上光强强,相位差随机.
大学物理光的偏振课件
旋转检偏器，观察光斑的变化。当检 偏器的晶格方向与偏振片一致时，光 斑消失；当检偏器的晶格方向与偏振 片垂直时，光斑重新出现。
步骤2
打开光源，观察屏幕上是否出现光斑。 若出现光斑，表示偏振光已经产生。
步骤4
重复步骤3，改变检偏器的旋转角度， 观察光斑的变化，以验证光的偏振现 象。
实验结果ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ析
利用偏振光的特性，开发新型光学加密和安全技 术，保障信息安全。
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THANKS
量子隐形传态
通过偏振光的传输，实现 量子态的远程传输，为未 来量子通信网络奠定基础。
偏振编码
利用偏振光的偏振态进行 信息编码，提高信息传输 的容量和可靠性。
偏振光在生物医学领域的应用
生物分子检测
利用偏振光对生物分子进行检测， 提高检测的灵敏度和特异性。
医学成像
通过偏振光成像技术，获取生物 组织的结构和功能信息，为医学
诊断和治疗提供依据。
光疗与光动力治疗
利用偏振光的能量，对生物组织 进行光疗和光动力治疗，提高治
疗效果。
偏振光在其他领域的应用
光学传感与测量
利用偏振光的特性，开发新型光学传感器和测量 仪器，提高测量精度和可靠性。
光学信息处理
利用偏振光进行光学信息的处理和传输，提高信 息处理的速度和效率。
光学加密与安全
偏振滤镜在摄影中用于控制反光和眩光，提高色彩饱和度和对比度。通过消除非金属表面的反光和眩光，偏振滤镜可 以使照片更加清晰自然。
摄影中偏振滤镜的应用场景
在拍摄水面、玻璃、金属等反光物体时，使用偏振滤镜可以有效地消除反光和眩光，提高照片质量。此外，在拍摄风 景、人像等场景时，偏振滤镜也可以提高色彩饱和度和对比度，使照片更加生动。
光的偏振实验探索光的偏振实验的过程和结果
光的偏振实验探索光的偏振实验的过程和结果光的偏振是光波在传播过程中特定方向振动的现象。
光的偏振实验是通过对光进行特定的操作和观察来研究光的偏振规律的实验。
本文将探索光的偏振实验的过程和结果。
一、光的偏振实验的基本原理在进行光的偏振实验前，我们首先需要了解光的偏振现象的基本原理。
光是一种横波，其振动方向垂直于光的传播方向。
光可以是偏振的，即光波的振动方向只发生在特定的平面上，而不是在所有方向上都有振动。
这个特定的平面被称为偏振面。
二、光的偏振实验的过程下面我们将介绍几种常见的光的偏振实验的过程。
1. 偏振片实验偏振片实验是最基础也是最常见的光的偏振实验之一。
偏振片可以通过选择性地吸收或透射特定方向的光来实现对光的偏振。
实验步骤如下：- 准备一块线性偏振片和一束自然光源。
- 将线性偏振片放在自然光源前方，并旋转偏振片的方向。
- 观察通过偏振片的光的强度变化。
2. 双缝干涉实验双缝干涉实验可以用来观察光的偏振对干涉图案的影响。
实验步骤如下：- 准备两个细缝和一束偏振光源。
- 将细缝安装在平行的支架上，使其之间的距离足够小。
- 用偏振光源照射细缝，观察形成的干涉图案。
- 旋转偏振片，观察干涉图案的变化。
3. 光的散射实验光的散射实验可以用来研究光的偏振性质与散射方向之间的关系。
实验步骤如下：- 准备一个散射样品和一束偏振光源。
- 将偏振光源照射到散射样品上，并观察散射光的偏振状态。
- 改变散射样品的角度和形状，观察散射光的偏振状态的变化。
三、光的偏振实验的结果通过对光的偏振实验的观察和记录，我们可以得出以下结论：1. 偏振片实验的结果通过偏振片实验，我们可以发现只有与偏振片的方向一致的光能够完全透过。
与偏振片垂直的方向的光会被偏振片吸收或削弱。
2. 双缝干涉实验的结果通过双缝干涉实验，我们可以观察到偏振光源在相干光的作用下产生的干涉图案。
偏振光的偏振状态会影响干涉图案的形态。
3. 光的散射实验的结果通过光的散射实验，我们可以观察到光的偏振状态与散射方向之间的关系。
光的偏振实验
光的偏振实验光的干涉和衍射现象表明光是一种波动,但这些现象还不能告诉我们光是纵波还是横波， 光的偏振现象清楚的显示了光的横波性。
历史上，早在光的电磁理论建立以前，在杨氏双缝 实验成功以后不多年，马吕斯（E.LMalus ）于1809年就在实验上发现了光的偏振现象。
【实验目的】1 •验证马吕斯定律；2. 产生和观察光的偏振状态；3. 了解产生与检验偏振光的元件和仪器； 4•掌握产生与检验偏振光的条件和方法。
【实验仪器】光源（白炽灯或可见光激光器）、起偏器、检偏器、光屏或光功率指示器、/4波片。
【实验原理】光波是一种电磁波，电磁波是横波，光波中的电矢量与波的传播方向垂直。
光的偏振现 象清楚的显示了光的横波性。
光波的电矢量E 和磁矢量H 相互垂直，且都垂直于光的传播方 向c （图1）。
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c 所构成的 平面称为光振动面。
我们知道光有五种偏振状态，即线偏振光、椭圆偏振光、圆偏振光、自然光和部分偏振 光。
在传播过程中，电矢量的振动方向始终在某一确定方向的光称为平面偏振光或线偏振光 （图2a ）o 光源发射的光是由大量分子或原子辐射构成的。
单个原子或分子辐射的光是偏振图IE,H ：c 三者之间的关系的，由于大量原子或分子的热运动和辐射的随机性，它 们所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IX 秒内各个方向电矢量的时间平均值 相等，故这种光源发射的光对外不显现偏振的性质，称 为自然光（图2b ）。
在发光过程中，有些光的振动面在 某个特定方向上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上较强，这样的光称为部分偏振 光（图2c ）。
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图3a 椭圆偏振光的合成图2线偏振光、自然光及部分偏振光律的变化，电矢量末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹是椭圆或圆，这种光称为椭圆偏振光或圆偏振光(图3d)。
光的偏振实验实验
光的偏振实验实验说明书北京方式科技有限责任公司光的偏振实验光的干涉和衍射现象表明光是一种波动,但这些现象还不能告诉我们光是纵波还是横波，光的偏振现象清楚的显示了光的横波性。
历史上，早在光的电磁理论建立以前，在杨氏双缝实验成功以后不多年，马吕斯（E.L.Malus ）于1809年就在实验上发现了光的偏振现象。
【实验目的】1．验证马吕斯定律；2．产生和观察光的偏振状态；3．了解产生与检验偏振光的元件和仪器； 4．掌握产生与检验偏振光的条件和方法。
【实验仪器】光源（白炽灯或可见光激光器）、起偏器、检偏器、光屏或光功率指示器、 /4波片。
【实验原理】光波是一种电磁波，电磁波是横波，光波中的电矢量与波的传播方向垂直。
光的偏振现象清楚的显示了光的横波性。
光波的电矢量E 和磁矢量H 相互垂直，且都垂直于光的传播方向c （图1）。
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c 所构成的平面称为光振动面。
我们知道光有五种偏振状态，即线偏振光、椭圆偏振光、圆偏振光、自然光和部分偏振光。
在传播过程中，电矢量的振动方向始终在某一确定方向的光称为平面偏振光或线偏振光（图2a ）。
光源发射的光是由大量分子或原子辐射构成的。
单个原子或分子辐射的光是偏振的，由于大量原子或分子的热运动和辐射的随机性，它们所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10-6秒内各个方向电矢量的时间平均值相等，故这种光源发射的光对外不显现偏振的性质，称为自然光（图2b ）。
在发光过程中，有些光的振动面在某个特定方向上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上较强，这样的光称为部分偏振光（图2c ）。
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律的变化，电矢量末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹是椭圆或圆，这种光称为椭圆偏振EcH图1 E ， H ， c 三者之间的关系图2 线偏振光、自然光及部分偏振光abcx图3a 椭圆偏振光的合成光或圆偏振光（图3a ）。
光的偏振实验讲义
偏振光学实验教案教学方式及时间安排讲解与实际操作，讲解35-45分钟，操作指导20分钟，学生动手操作120分钟,共200分钟,4个学时。
讲解：光是一种电磁波，其电矢量的振动方向垂直于传播方向，是横波。
由于一般光源发光机制的无序性，其光波的电矢量的分布（方向和大小）对传播方向来说是对称的，称为自然光。
当由于某种原因，使光线的电矢量分布对其传播方向不再对称时，我们称这种光线为偏振光。
对于偏振现象的研究在光学发展史中有很重要的地位，光的偏振使人们对光的传播（反射、折射、吸收和散射）规律有了新的认识，并在光学计量、晶体性质研究和实验应力分析等技术部门有广泛的应用。
实验目的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。
实验仪器半导体激光器、碘钨灯、硅光电池、UT51 数字万用表、偏振片（2 片）、1/2 波片、1/4 波片、反射镜、玻璃堆、平台和光具座等实验原理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。
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。
普通光源发出的光一般是自然光，自然光不能直接显示出偏振想象。
但自然光可以看成是两个振幅相同，振动相互垂直的非相干平面偏振光的叠加。
在自然光与平面偏振光之间有一种部分偏振光，可以看作是一个平面偏振光与一个自然光混合而成的。
其中的平面偏振光的振动方向就是这个部分偏振光的振幅最大方向。
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向色性。
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Ey a2
O
a1 E x
图 3 椭圆偏振光
当
/ 2， / 2 且 a1 a 2 时，式（ 1）描述的
是一个圆偏振光， 其特点是光矢量为角速度
旋转， 光
矢量的端点的轨迹为一圆。 的正负决定了光矢量的旋
向，
/ 2 时为右旋圆偏振光，
/ 2 时为左旋
圆偏振光（迎着光的方向观察，如图 2 所示）。
除了上述特殊情况，式（ 1）表示的是椭圆偏振光
一半。再使透过 P1 形成的线偏振光入射于偏振片 P2，这时如果将 P2 绕光的传播方向慢慢 转动，则因为只有平行于 P2 透射轴方向的光振动才允许通过，透过 P2 的光强将随 P2 的转
动而变化。当 P2 的偏振化方向平行于入射光的光矢量方向，即
P1 和 P2 的偏振化方向平行
时，透过它的光强最强。当 P2 的偏振化方向垂直于入射光的光矢量方向，即
折射现象，见图 6。其中的一条折射光服从折射定律，沿各方向的光的传播速度相同，各向
折射率 no 相同，且在入射面内传播，这一条光称为寻常光，简称
o 光。另一条折射光不服
从折射定律，沿各方向的光的传播速度不相同，各向折射率
ne 不相同，并且不一定在入射
面内传播，这一条光称为非常光，简称 e 光。一般情况 o 光和 e 光的传播方向不一样，光矢
（如图 3 所示）。
偏振的一个重要应用是研究光波通过某个光学系
统后偏振状态的变化来了解此系统的一些性质。
2、 偏振片和马吕斯定律
偏振片有一个透射轴（即偏振化方向）和一个与之垂直的消光轴，对于理想的偏振片，
只有光矢量振动方向与透射轴方向平行的光波分量才能通过偏振片。
因此光波通过偏振片后，
将变成光矢量沿透射轴方向振动的线偏振光，因此利用偏振片可以产生线偏振光。
【仪器用具】
SGP-2A 型偏振光实验系统
【实验原理】
1、 光波偏振态的描述
一般用光波的电矢量 （又称光矢量） 的振动状态来描述光波的偏振。 按光矢量的振动状 态可把光波偏振态大体分成五种： 自然光、 线偏振光、 部分偏振光、 圆偏振光和椭圆偏振光。 这里重点讨论偏振光的描述。
一个单色偏振光可分解为两个偏振方向互相垂直的线偏振光的叠加，即
实验 07 光的偏振实验
光波是特定频率范围内的电磁波。 在自由空间中传播的电磁波是一种横波， 光波的偏振 特性清楚地显示了光的横波性， 是光的电磁理论的一个有力证明。 本实验研究光的一些基本 的偏振特性，通过实验深入学习有关光的偏振理论。
【实验目的】
1、 理解偏振光的基本概念，偏振光的起偏与检偏方法； 2、 学习偏振片与波片的工作原理与使用方法。
量振动方向不互相垂直。在双折射晶体内存在一个固定的方向，在该方向上
o 光、 e 光的传
播速度相同，折射率相同，两光线重合， 这个方向称为晶体的光轴。利用晶体的双折射现象
可以把晶体设计成一种特殊的元件 --波片来产生偏振光。 注意的是 在设计波片时光轴是平行
自然光 I0
..
A0
线I 1偏振光
I2
A1
P1
A 2
P2
图 4 线偏振光的产生和检测
将两个偏振片 P1 和 P2 平行放置（如图 4），它们的偏振化方向分别用它们上面的虚线
表示。当自然光垂直入射 P1 后产生线偏振光。又由于自然光中光矢量对称均匀，所以将
P1
绕光的传播方向慢慢转动时，透过 P1 的光强不随 P1 的转动而变化，但它只有入射光强的
E x a1 cos t E y a2 cos( t )
（ 1）
式中 为 x 方向偏振分量相对于 y 方向偏振分量的位相延迟量， a1 、 a 2 分别是两偏振分量
的振幅， 为光波的圆频率。
对于单色光， 参数 a1 、a2 、 就完全确定了光波的偏振状态。 以下讨论中， 取 a1、 a2 0 ，
。
当
以 E1表示线偏振光的光矢量器的偏振化方向成
角时（图 5），透过检偏器的光矢量振幅 E2 只是 E1 在
图 5 马吕斯定律
偏振化方向的投影， 即 E 2 E1 cos 。由于光强和光
振动振幅的平方成正比，若以 I 1表示入射线偏振光的光强，则透过检偏器后的光强
0， 时 ， 式 （ 1 ） 描 述 的 是 一 个 线 偏 振 光 ， 偏 振 方 向 与 x 轴 的 夹 角
a rc t ana(2 c o s ) 称为线偏振光的方位角（如图 a1
1 所示）。
Ey a2
O a1 Ex
Ey a2
a1 O
Ex
0
Ey
Ey
O
O
Ex
Ex
/2
/2
图 1 线偏振光
图 2 圆偏振光
P1 和 P2 的偏
振化方向垂直时，透过它的光强为零，称为消光。将
P1 P2
E1 E2
P2 旋转一周时， 透射光光强出现两次最强， 两次消光。 这种情况只有在入射到 P2 上的光是线偏振光时才会 发生，因而这也就成为识别入射光是线偏振光的依据。 在这个方案中， 我们把产生线偏振光的偏振片 P1 称为 起偏器，用以分析光的偏振片 P2 称为检偏器。
45°角，而且向同一方向倾斜的偏振
片。这样， 相向行驶的汽车可以都不必熄灯， 各自前方的道路仍然照亮，同时也不会被对方
车灯晃眼。
偏振片也可用于制成太阳镜和照相机的滤光镜。 有的太阳镜， 特别是观看立体电影的眼
镜的左右两个镜片就是用偏振片做的，它们的偏振化方向互相垂直。
3、 波片和双折射
当一束自然光穿过各向异性的晶体 （如方解石晶体） 时分成两束线偏振光的现象称为双
I 2为
I 2 I 1 cos 2
（ 2）
这 一公 式称 为 马 吕 斯 定律 。 由此 式可 见，当
0， 时 ， I 2 I 1 ， 光 强最 大； 当
/ 2，3 / 2 时， I 2 0 ，没有光从检偏器射出， 这就是两个消光位置。 但 为其它角度
时，光强 I 2 介于 0 和 I 1 之间。
我们可以根据偏振光透过检偏器后透射光的光强变化情况区分偏振光的偏振状态：
旋转
检偏器一周，如果出现透射光两次光强最强、 两次消光现象的，其入射光为线偏振光； 如果
出现两次光强最强、 两次光强最弱但不消光的， 其入射光为椭圆偏振光； 如果每个方向光强
都不变的，则为圆偏振光。
偏振片的应用很广。 如汽车夜间行车时为了避免对方汽车灯光晃眼以保证安全行车，
可
以在所有汽车的车窗玻璃和车灯前装上与水平方向成