一 偏振光的产生和检验
【大学物理实验(含 数据+思考题)】偏振光的特性研究实验报告
实验3.4 光的偏振特性研究一、实验目的（1）了解自然光和偏振光的定义及特性。
（2）观察光的偏振现象，了解偏振光的产生方法和检验方法。
（3）了解波片的作用和用波片产生椭圆和圆偏振光及其检验方法。
二、实验仪器GSZ-Ⅱ光学平台（配有光具座、氦氖激光器及电源、扩束镜、偏振片、波片、观察屏等）。
三、实验原理1.自然光和偏振光的定义自然光：由普通光源所发射的光波，在光的传播方向上，任意一个场点，光矢量既有空间分布的均匀，又有时间分布的均匀性。
偏振光：光矢量相对于光的传播方向分布的非对称性。
部分偏振光：光波光矢量的振动在传播过程中只是在某一确定的方向上占有相对优势。
平面偏振光：光在传播的过程中光矢量的振动只限于某一特定的平面内。
圆偏振光：在光的传播方向上，任意一个场点光矢量以一定的角速度转动它的方向，但大小不变，其光矢量的末端在垂直于光传播方向的平面内的投影是一个圆。
椭圆偏振光：在光的传播方向上，任意一个场点光矢量即改变它的大小，又以一定的角速度转动它的方向，其光矢量的末端在垂直于光传播方向的平面内的投影是一个椭圆。
2.偏振光的产生及检验方法（1）平面偏振光的产生和检验方法：产生：本次实验中我们利用偏振片来生成平面偏振光。
偏振片是由具有二向色性的晶体制作成的，这些晶体对不同方向振动的光矢量具有不同的吸收本领，当自然光入射到这些晶体上时，透射光的光矢量仅在某一个特定的方向上，形成了平面偏振光。
检验：线性偏振光通过检偏器后，按照马吕斯定律，强度为I0的线偏振光通过检偏器，透射光的强度为I=I0cos2α,α=0/π时，透射光的强度最大，当α= (π/2)/(3π/2)时，透射光的强度为0，出现消光现象。
所以偏振器旋转一周，透射光的强度将发生强弱变化，并且消光两次，根据这个特点可以检测是否有平面偏振光。
（2）椭圆和圆偏振光的产生和检验方法：产生：波片是光轴平行于晶面的各向异性晶体薄片。
双折射是光束入射到各向异性的晶体，分解为两束光而沿不同方向折射的现象。
13 14 第十三、四次课、偏振光的产生、检测和旋光现象
非偏振光
···
光轴 线偏振光 电气石晶片
7
一些各向同性的介质在受到外界作用时也会产生各向异性， 一些各向同性的介质在受到外界作用时也会产生各向异性， 并具有二向色性。 并具有二向色性。 人造偏振片。 利用该特性获取偏振光的器件叫做人造偏振片 利用该特性获取偏振光的器件叫做人造偏振片。
H偏振片 聚乙烯醇薄膜 偏振片
15
2、椭圆(圆)偏振光的产生 、椭圆 圆 偏振光的产生
可以借助波片将线偏振光变成椭圆(圆偏振光) 可以借助波片将线偏振光变成椭圆(圆偏振光) 波片将线偏振光变成椭圆 波片也称相位延迟器， 波片也称相位延迟器，能使偏振光的两个互相垂直的线偏振 也称相位延迟器 光之间产生一个相对的相位延迟，从而改变光的偏振态。 (分)光之间产生一个相对的相位延迟，从而改变光的偏振态。 对某个波长λ而言， 光在晶片中的光程差为λ 对某个波长λ而言，当o、e光在晶片中的光程差为λ的某个特 、 光在晶片中的光程差为 定倍数时，这样的晶片叫波晶片 简称波片 波晶片， 波片。 定倍数时，这样的晶片叫波晶片，简称波片。 波片是透明晶体制成的平行平面薄片，其光轴与表面平行。 波片是透明晶体制成的平行平面薄片，其光轴与表面平行。
两光在晶片中的速度不同， 两光在晶片中的速度不同， 当通过厚度d的晶片后产生 当通过厚度 的晶片后产生 相应的相位差为： 相应的相位差为：
δ=
2π
两束线偏振分光的振幅为： 两束线偏振分光的振幅为：
λ
no − ne d
Ao = A sin α Ae = A cos α
两束振动方向互相垂直且有一定相位差的线偏振光叠加， 两束振动方向互相垂直且有一定相位差的线偏振光叠加，一 椭圆偏振光。 般得到椭圆偏振光 般得到椭圆偏振光。 波片制造时通常标出快（或慢） 波片制造时通常标出快（或慢）轴，称晶体中波速快的光矢 量的方向为快轴 与之垂直的光矢量方向即为慢轴 快轴， 慢轴。 量的方向为快轴，与之垂直的光矢量方向即为慢轴。
光偏振实验报告实验记载
一、实验目的1. 观察光的偏振现象，加深对光波横波性的认识。
2. 理解并验证马吕斯定律，掌握偏振光的产生和检验方法。
3. 掌握起偏器和检偏器的使用，熟悉不同偏振态光的产生与转换。
二、实验原理1. 光的偏振现象：光波是一种电磁波，其振动方向垂直于传播方向。
当光波通过某些特定介质或器件时，其振动方向发生改变，形成偏振光。
2. 马吕斯定律：当一束完全线偏振光通过一个偏振器时，透射光的光强与入射光的光强成正比，且透射光的光强与偏振器的偏振方向和入射光的光矢量振动方向的夹角有关。
3. 偏振光的产生和检验：利用起偏器和检偏器可以产生和检验偏振光。
起偏器可以使自然光变为线偏振光，检偏器可以检验光是否为偏振光。
三、实验仪器与用具1. 光具座2. 半导体激光器3. 偏振片4. 1/4波片5. 激光功率计6. 光屏四、实验步骤1. 将半导体激光器放置在光具座上，调整激光器的光束方向，使其垂直照射到偏振片上。
2. 将偏振片放置在光具座上，调整其偏振方向，观察光屏上的光强变化。
3. 在偏振片后放置1/4波片，调整1/4波片的光轴方向，观察光屏上的光强变化。
4. 将检偏器放置在1/4波片后，调整检偏器的偏振方向，观察光屏上的光强变化。
5. 改变偏振片和1/4波片的相对位置，观察光屏上的光强变化，验证马吕斯定律。
6. 利用偏振片和1/4波片产生椭圆偏振光和圆偏振光，观察光屏上的现象。
五、实验结果与分析1. 在实验过程中，当偏振片的偏振方向与入射光的光矢量振动方向平行时，光屏上的光强达到最大；当偏振片的偏振方向与入射光的光矢量振动方向垂直时，光屏上的光强达到最小。
2. 当1/4波片的光轴方向与偏振片的偏振方向平行时，光屏上的光强达到最大；当1/4波片的光轴方向与偏振片的偏振方向垂直时，光屏上的光强达到最小。
3. 在实验过程中，改变偏振片和1/4波片的相对位置，验证了马吕斯定律。
4. 通过实验观察，产生了椭圆偏振光和圆偏振光，并观察到了相应的现象。
光的偏振偏振光的产生和特性
光的偏振偏振光的产生和特性光的偏振——偏振光的产生和特性光是一种电磁波，具有波动性和粒子性。
当光通过某些介质或物体时，它的振动方向可能会发生变化，这就是光的偏振现象。
偏振光是指在特定方向上振动的光波，与传统的自然光相比，它具有明显的方向性和特性。
一、偏振光的产生偏振光的产生可以通过吸收、散射和干涉等过程实现。
以下是几种常见的偏振光产生方式：1. 吸收偏振当自然光通过吸光性较强的介质或物体时，部分光波会被吸收，而剩下的光波则在特定方向上振动，形成偏振光。
这种偏振方式常见于偏振片等介质。
2. 散射偏振当光通过物体表面或颗粒时，发生散射现象。
在散射过程中，光的振动方向与原先传播方向有差异，造成偏振。
此种偏振方式比较复杂，其具体机制与物体的形状、大小和光的波长等有关。
3. 双折射偏振某些晶体或材料在光的传播过程中会发生双折射现象。
双折射是指光在物质中传播时，由于晶体的结构特性而分成了两股光线，这两股光线的振动方向不同，因此形成了偏振光。
二、偏振光的特性偏振光具有一些特殊的属性，这些特性决定了偏振光在科学、技术和日常生活中的应用价值。
1. 方向性偏振光的最显著特点就是具有明确的振动方向。
根据振动方向的不同，可以将偏振光分为水平偏振光、垂直偏振光、45度偏振光等。
方向性使得偏振光在光学显微镜、液晶显示器等设备中起到非常重要的作用。
2. 平行性与自然光相比，偏振光具有更好的平行性。
这意味着偏振光能够聚焦成更为集中的光束，使得其在激光器、投影仪等光学器件中应用广泛。
3. 强度衰减偏振光在传输过程中会因各种因素产生强度衰减。
这种衰减可以用偏振度来描述，偏振度是指光的偏振强度与总强度之比。
常见的偏振度包括线偏振度和环偏振度，用来衡量光的振动方向偏离程度。
4. 与介质的相互作用偏振光与物质之间的相互作用非常复杂。
不同的介质对偏振光的传播影响也不同，包括偏振光的折射、反射和吸收等现象。
这种与介质的相互作用使得偏振光在材料分析、生物医学和通信等领域有广泛的应用。
偏振光的产生与检验.
偏振光的产生与检验摘要一直以来我们都知道光是一种波,波有纵波横波之分，但是一度时期对光波是纵波还是横波的定性找不到有力的证据。
自从马吕斯发现了光的偏振现象以后，人们可以直观的发现光的振动方向与光的传播方向成90度角，即光波是横波。
这也是符合光的电磁理论的。
本文通过分类、图像和实验的方法分析验证光的偏振现象。
以便加深对光的理解与认识，为日后对光的应用的研究做准备。
关键词波片；偏振片；线偏振光；椭圆偏振光；圆偏振光目录0引言 .................................................................................................................................... 2 1. 波片 . (2)1.1 41波片的作用 (4)2. 偏振光的种类 (5)2.1 线偏振光 (8)2.1.1线偏振光的产生 ............................................................................................ 8 2.1.2线偏振光的检验 ............................................................................................ 9 2.2 椭圆偏振光 (9)2.2.1椭圆偏振光的产生 ........................................................................................ 9 2.2.2椭圆偏振光的检验 ...................................................................................... 11 2.3圆偏振光 (12)2.3.1圆偏振光的产生 .......................................................................................... 12 2.3.2圆偏振光的检验 (12)参考文献 ............................................................................................................................. 14 致谢 . (14)0引言自马吕斯发现了光的偏振现象，推翻了当时人们对传播光波的媒介的假设，解除了很多人所受原有思想的限制。
偏振光的产生和检测
偏振光的产生和检测偏振光是一种只在特定平面内振动的光波。
与非偏振光不同，非偏振光在所有方向上的振动幅度都相同。
偏振光在自然界中广泛存在，例如太阳光就是一种偏振光，自然界中的大部分生物都依赖偏振光进行导航。
此外，偏振光在现代科技领域也有着广泛的应用，如液晶显示、光纤通信等。
一、偏振光的产生1. 自然光的光源自然光是由太阳或其他恒星产生的。
由于太阳或恒星发出的光经过大气层时会受到气流、温度等影响，使得光发生折射和散射，从而使得光波在不同方向上具有不同的相位，进而在各个方向上振动幅度不同，形成自然光。
2. 偏振光的生成方法（1）线性偏振光线性偏振光可以通过偏振器生成。
偏振器是一种能够让光波在特定平面内通过，而在其他平面内则被阻挡的装置。
当自然光通过偏振器时，只有振动方向与偏振器的透振方向平行的光波可以通过，从而得到线性偏振光。
（2）圆偏振光和椭圆偏振光圆偏振光和椭圆偏振光可以通过特殊的装置生成，如线偏振光通过半波片和四分之一波片的组合。
当线偏振光的振动方向与四分之一波片的快轴方向成45度角时，通过四分之一波片后的光波将变为圆偏振光。
椭圆偏振光可以通过改变四分之一波片和半波片之间的夹角来获得。
二、偏振光的检测1. 偏振光检测的原理偏振光的检测主要是利用偏振片对光波的振动方向的筛选作用。
当偏振片的透振方向与光波的振动方向平行时，光波可以通过偏振片；当偏振片的透振方向与光波的振动方向垂直时，光波则被阻挡。
通过观察光波通过偏振片前后的强度变化，可以判断光波的偏振状态。
2. 偏振光检测的方法（1）线偏振光检测线偏振光可以通过偏振片进行检测。
当线偏振光通过偏振片时，如果光波的振动方向与偏振片的透振方向平行，则光波可以通过；如果光波的振动方向与偏振片的透振方向垂直，则光波被阻挡。
通过改变偏振片的透振方向，可以观察到光强的变化，从而判断光波的偏振方向。
（2）圆偏振光和椭圆偏振光检测圆偏振光和椭圆偏振光的检测需要使用特殊的偏振片组合，如半波片和四分之一波片。
实验报告_偏振光的产生和检验(北京师范大学)
【实验题目】偏振光的产生和检验【实验记录与数据处理】
1．线偏振光的获得与检验
1）器件光路示意图(2分)：
3）贴图(3分)：曲线（直角坐标）
2．椭圆偏振光的获得与检验
1）器件光路示意图(2分)：
2）测量记录(1分) θ：P2夹角：波片夹角I：光电流强度
3）贴图(5分)：15°和45°的曲线图（极坐标）
光强与检偏器角度的关系（Φ=15︒）
光强与检偏器角度的关系（Φ=45︒）3. 1/2波片的研究
1）器件光路示意图(2分)：
3）结论(2分)：关系；
由图可知，θ∆∆Φ~成线性关系，且直线的斜率为2
4．玻璃起偏与Brewster 角的测定 1）器件光路示意图(2分)：
2）Brewster 角p i 的测量记录(1分)
3）玻璃的折射率(3分)。
==p i n n tan 0
【结论与讨论】
【课后问题】（5分）
讨论：如何利用波片与偏振光片判别圆偏振光与自然光？
报告成绩（满分30分）：⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽指导教师签名：⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽日期：⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。
光偏振现象实验报告
一、实验目的1. 观察光的偏振现象，了解光偏振的基本规律。
2. 掌握偏振光的产生、检验及其相关光学元件的使用方法。
3. 通过实验验证马吕斯定律，加深对偏振光理论知识的理解。
二、实验原理光是一种电磁波，其电场矢量在不同方向上的振动决定了光的偏振状态。
当光波通过某些光学元件（如偏振片、波片等）时，其振动方向会发生变化，从而产生偏振光。
1. 偏振光的产生：自然光通过偏振片后，由于偏振片的透光方向限制，光波振动方向被限定在一个特定的平面上，从而产生线偏振光。
2. 偏振光的检验：通过偏振片观察线偏振光，可以看到明暗交替的现象，这种现象称为消光现象。
当偏振片的透光方向与线偏振光的振动方向垂直时，光无法通过偏振片，产生消光现象。
3. 马吕斯定律：当线偏振光通过第二个偏振片（检偏器）时，光强与两个偏振片透光方向夹角的余弦平方成正比。
即 I = I₀ cos²θ，其中 I₀为入射光强，θ 为两个偏振片透光方向的夹角。
三、实验仪器与材料1. 自然光源（如太阳光、激光等）2. 偏振片（两片）3. 波片（1/2波片、1/4波片）4. 支架5. 铁夹6. 光具座7. 毫米刻度尺四、实验步骤1. 将自然光源放置在光具座上，调整光源方向，使其垂直于光具座。
2. 将第一片偏振片固定在支架上，使其透光方向与光源方向垂直。
3. 将第二片偏振片固定在支架上，调整其透光方向与第一片偏振片透光方向的夹角。
4. 观察通过第一片偏振片后的光，可以看到明暗交替的现象，即消光现象。
5. 调整第二片偏振片的透光方向，使其与第一片偏振片透光方向重合，观察光强。
6. 改变第二片偏振片的透光方向，记录不同夹角下的光强。
7. 将波片（1/2波片、1/4波片）插入第一片偏振片与第二片偏振片之间，观察光强变化。
8. 重复步骤6和7，记录不同波片插入后的光强变化。
五、实验结果与分析1. 通过第一片偏振片后的光产生消光现象，说明自然光经过偏振片后成为线偏振光。
偏振光的实验报告
一、实验目的1. 了解偏振光的产生原理。
2. 掌握偏振光的检测方法。
3. 验证马吕斯定律，加深对光的偏振现象的认识。
二、实验原理1. 偏振光的产生光波是一种电磁波，具有横波特性。
当光波通过某些光学元件时，其振动方向会限定在某一平面内，这种光称为偏振光。
常见的偏振光产生方法有：（1）反射：当光从一种介质射向另一种介质时，部分光会被反射，反射光会发生偏振现象。
（2）折射：当光从一种介质射向另一种介质时，部分光会被折射，折射光也会发生偏振现象。
（3）起偏器：利用光学元件（如偏振片）选择性地透过某一方向的光，从而产生偏振光。
2. 偏振光的检测检测偏振光的方法主要有以下几种：（1）干涉法：利用两束偏振光相互干涉，观察干涉条纹的变化，从而判断光是否为偏振光。
（2）马吕斯定律：利用偏振片检测偏振光的振动方向，验证马吕斯定律。
（3）光电效应：利用光电探测器检测偏振光的强度变化，验证偏振光的存在。
3. 马吕斯定律当一束偏振光通过一个偏振片时，其振动方向与偏振片的透振方向平行时，光强最大；当振动方向与透振方向垂直时，光强为零。
马吕斯定律的表达式为：I = I0 cos²θ其中，I为透过偏振片后的光强，I0为入射光强，θ为入射光的振动方向与偏振片的透振方向之间的夹角。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：（1）He-Ne激光器（2）偏振片（两块）（3）1/4波片（两块）（4）光具座（5）白屏（6）刻度盘2. 实验材料：（1）玻璃平板（2）反射镜四、实验步骤1. 将He-Ne激光器固定在光具座上，调整激光束的传播方向，使其垂直于白屏。
2. 将一块偏振片放置在激光束的路径上，调整偏振片的透振方向，使其与激光束的振动方向平行。
3. 观察白屏上的光强变化，记录光强最大时的偏振片透振方向。
4. 将1/4波片放置在偏振片之后，调整1/4波片的位置，使透过1/4波片的光强最大。
5. 改变偏振片和1/4波片之间的夹角，观察光强变化，记录光强最小时的夹角。
偏振光实验报告
偏振光实验报告实验名称：偏振光实验报告实验目的：1. 了解偏振光的概念和特性。
2. 学习如何产生和检测偏振光。
3. 观察偏振光在不同介质中的传播特性。
实验器材：1. 光源：激光器或白光源。
2. 偏振片：线偏振片和旋转器。
3. 透射介质：包括空气、玻璃等透明材料。
实验步骤：1. 将光源打开，并将线偏振片插入光路中。
2. 调整线偏振片的方向，观察光强的变化。
当线偏振片的方向与光源偏振方向垂直时，光强最小；当二者平行时，光强最大。
3. 旋转线偏振片，观察光强的变化。
当线偏振片旋转到与光源偏振方向平行或垂直时，光强最小，其他角度下光强介于最小和最大之间。
4. 将光线通过不同介质，如玻璃、水等，观察光的偏振是否改变。
实验结果：1. 通过调整线偏振片的方向，观察到光强的变化。
光强最小时，线偏振片与光源偏振方向垂直；光强最大时，二者平行。
2. 通过旋转线偏振片，观察到光强的变化。
最小光强对应线偏振片与光源偏振方向平行或垂直，其他角度下光强介于最小和最大之间。
3. 观察到光在介质中的传播会改变偏振方向。
讨论与分析：1. 通过实验，我们验证了线偏振片可以改变光强的特性，这是由于光在穿过线偏振片时只允许某个方向的偏振光通过。
2. 实验还观察到光在不同介质中的传播会改变偏振方向，这是由于介质中的分子结构或颗粒会引起光的散射，使原先的偏振方向发生改变。
3. 偏振光在实际应用中具有重要意义，如在液晶显示器中利用偏振片控制光的透过，实现显示效果。
结论：通过偏振光实验，我们了解了偏振光的概念和特性，并观察了其在介质中的传播特性。
实验结果验证了线偏振片可以改变光强的特点，并观察到光在介质中传播时偏振方向发生改变。
偏振光在实际应用中有着广泛的应用价值。
偏振光现象的观察与检验
光偏振现象的观察和检验一、实验目的1.观察光的偏振现象，了解偏振光的种类；2.掌握偏振光的产生及检验方法；3.了解波片的作用。
二、实验器材氦氖激光光源（1个），1/2波片（1片），1/4波片（1片），偏振片（2片） ，底座（4个），光电转换器（1个）。
三、实验原理（一）偏振光的种类光是电磁波，光的偏振现象表明光是一种横波，即电磁振动方向与光的传播方向垂直。
光作为电磁波，光波中含有电振动矢量和磁振动矢量，就光与物质的相互作用而言，起主要作用的是电矢量，通常称电矢量为光矢量。
并将光矢量和光的传播方向所构成的平面称为光的振动面。
根据光矢量的振动状态，可以把光分为五种偏振态，结合图15-1认识下面几种偏振态的概念：1.自然光：如果在垂直于光的传播方向的平面内，光矢量的振动方向是无规则地变化着的，且发生在各个方向的概率均等，即各个方向的平均振幅相等,称此种光为自然光。
2.部分偏振光：如果某些方向光矢量的平均振幅较大，某些方向光矢量的平均振幅较小，则称为部分偏振光。
3.线偏振光：如果光矢量沿着一个固定方向振动，则称此种光为线偏振光或称平面偏振光。
4.椭圆偏振光：光矢量的大小和方向都作规则的变化，在垂直于光的传播方向的平面内，光矢量的矢端运动轨迹是椭圆，称此种光为椭圆偏振光。
5.圆偏振光：当椭圆偏振光中光矢量的大小不变，只是方向作规则的变化，光矢量的矢端运动轨迹是圆，称此种光为圆偏振光。
（二）线偏振光的产生1.用偏振片来获取线偏振光偏振片是一种具有二向色性的晶体，所谓二向色性是指该晶体对两个相互垂直振动的光矢量具有不同的吸收本领。
当自然光通过二向色性晶体时，其中一方向的振动几乎完全被吸收，则透射出来的光为线偏振光。
2.反射和折射产生偏振光根据布儒斯特定律，当自然光以=arctan n的入射角入射到折射率为n的玻璃表面上时，其反射光为完全的线偏振光，振动面垂直于入射面，称为布儒斯特角。
此时透射光为部分偏振光，如果自然光以角入射到一叠平行玻璃片堆上，则经过多次反射和折射，最后从玻璃片堆透射出来的光也接近于线偏振光。
光的偏振研究实验报告
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4．玻璃起偏与brewster角的测定1）器件光路示意图(2分)：2）brewster角ip的测量记录(1分)3）玻璃的折射率(3分)。
n?n0tanip?1.000277*tan51.8?玻璃折射率为n?1.271125【结论与讨论】1.由实验一可得，在振动方向与透视轴夹角从90°减少至0°过程中，透视光强度逐渐由零增至最大值，与马吕斯定律I=Iocos?相符合。
2.由实验二可得，当入射光与玻片夹角β=0°，透过检偏器的光强最小，可知透过1/4玻片得到的是沿玻片慢轴的线偏振光；当β=15°，旋转检偏器一周后，得到的光强呈周期性变化，且最小值与最大值差值较大，光强最大值小于实验一中线偏振光的光强，再根据I~?曲线图即可知透过1/4玻片得到的是椭圆偏振光；当β=45°，旋转检偏器一周后，发现得到的光强变化不大，且光强大小界于β=15°时椭圆偏振光的光强最大值和最小值之间，再根据I~?曲线图即可知透过1/4玻片得到的是圆偏振光。
3.由实验三可得，线偏振光经过1/2玻片后仍为线偏振光，振动方向旋转了2?（?为入射光的偏振方向与玻片慢轴方向的夹角）。
4.实验四产生较大误差，误差原因为由于光线变化较小，且很难做到消光。
偏振光的产生及检验2
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五、思考题
1、通过起偏和检偏的观测，你应当怎样判别自然光 和偏振光？ 2、玻璃平板在布儒斯特角的位置上时，反射光束是 什么偏振光？它的振动是在平行于入射面内还是 在垂直于入射面内？ 3、当 / 4 波片与P1的夹角为何值时产生圆偏振光？ 为什么？
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三、实验内容
（三）观测椭圆偏振光和圆偏振光
1、先使起偏器P1和检偏器P2的偏振轴垂直（即检偏器P2后的 光屏上处于消光状态），在起偏器P1和检偏器P2之间插入 / 4 波片，转动波片使P2后的光屏上仍处于消光状态。用 硅光电池及光点检流计组成的光电转换器取代光屏。 2、将起偏角P1转过200，调节硅光电池使透过光全部进入硅光 电池的接收孔内，转动检偏器P2找出最大光电流的位置， 并记下光电流的数值，重复测量三次，求平均值。 3、转动P1使P1的光轴与 / 4 波片的光轴的夹角依次为300、450、 600、750、900值，在取上述每一个角度时，都将检偏器P2 转动一周，观察从P2透出光的强度变化，并记录每个角度 时的最大电流值和最小电流值，表格自拟。
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三、实验内容
（四）考察平面偏振光通过1/2波片时 的现象
1、按图在光具座上依次放置各元件， 使起偏器P的振动面为垂直，检偏器A的振动 面为水平（此时应观察到消光现象）。 2、在P、A之间插入1/2波片C，将C转动3600， 能看到几次消光？解释这现象。 3、将C转任意角度，这时消光现象被破坏，把 A转动3600，观察到什么现象？由此说明通过 1/2波长片后，光变为怎样的偏振状态？
偏振光的产生和检测方法
偏振光的产生和检测方法偏振光是指处于特定方向的光波，它的波动方向只沿着某一平面振动。
在近年来的科学研究和技术应用中，偏振光的产生和检测方法得到了广泛关注。
本文将介绍偏振光的产生原理以及几种常见的偏振光检测方法。
首先，我们来了解偏振光的产生原理。
光波是一种横波，它的电场矢量在空间中以曲线的方式振动。
当沿着某一方向振动的电场矢量强度最大时，就产生了偏振光。
偏振光的产生可以通过以下几种方法实现。
一种常见的偏振光产生方法是通过偏振片。
偏振片是一种特殊的光学元件，它可以选择性地透过特定方向振动的光，而阻挡其他方向振动的光。
偏振片通常由某种具有吸收性能的有机材料制成，它的分子结构可以使特定方向的电场矢量被吸收而实现偏振功能。
通过调节偏振片的方向，我们可以产生不同方向的偏振光。
除了偏振片，还可以利用其他物理现象来产生偏振光，比如布儒斯特角现象。
布儒斯特角是指当光线入射到介质界面上，入射角等于布儒斯特角时，反射光全部是偏振光。
这种现象是由于不同波长的光在介质中的折射率不同，从而导致反射光产生偏振。
这一现象在光学元件设计和光学通信中具有重要意义。
发展到现代科技中，人们还可以通过液晶技术产生偏振光。
液晶是一种特殊的物质，它具有介于液体和固体之间的性质。
当液晶分子排列有序时，它可以选择性地通过特定方向的光，从而实现偏振功能。
利用液晶的这一特性，我们可以制造出各种类型的液晶显示器和调节器。
在实际应用中，我们需要可靠地检测偏振光的强度和方向。
下面介绍几种常见的偏振光检测方法。
首先，可以利用偏振片来检测偏振光的强度。
偏振片有一个特性，就是它只能透过与其方向相同的偏振光，而将其他方向的偏振光阻挡。
因此，通过调节偏振片的方向，我们可以逐渐减少透过的偏振光强度，从而得到偏振光的强度信息。
除了偏振片，还可以使用偏振分束器来检测偏振光的强度和方向。
偏振分束器是一种将入射光分成两个具有不同偏振方向的光束的光学元件。
其中一个光束透过，另一个光束则反射。
偏振光的产生和检验
光学实验期末小论文学院：物理与电子科学学院班级：2013 级物理二班学号:2010921204姓名：陈杰偏振光的产生和检验一.摘要：光的偏振是指光的振动方向与光的传播方向的不对称性.偏振现象是证明光为横波的最有力的证据，在科学上具有极其重要的意义。
它不但丰富了光的波动说的内容,而且具有重要的应用价值。
自然光是各方向的振幅相同的光，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.起偏器是将非偏振光变成线偏振光的器件；检偏器是用于鉴别光的偏振状态的器件。
二。
关键词：He—Ne激光器，光具座，光靶，光学测角台，偏振片,波片，白屏，CD盒. 自然光。
Natural light is the direction of the amplitude of the same light，for natural light，its direction of vibration in the vertical plane in the direction of propagation of light advisable all possible direction, not a direction advantage. If all the direction of light vibration are decomposed to two perpendicular directions，then in the two directions of vibration amplitude and energy are equal。
The line is in perpendicular to the direction of propagation of plane polarized light, the light vector only along a fixed direction vibration。
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实验十一 偏振光的产生和检验
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。
一、实验目的
1、观察光的偏振现象，加深对光波传播规律的认识。
2、掌握产生和检验偏振光的原理和方法。
二、实验原理
1、偏振光的概念
光的波动的形式在空间传播属于电磁波，它的电矢量E 与磁矢量H 相互垂直。
E 和H 均垂直于光的传播方向，故光波是横波。
实验证明光效应主要由电场引起，所以电矢量E 的方向定为光的振动方向。
自然光源（如日光，各种照明灯等）发射的光是由构成这个光源的大量分子或原子发出的光波的合成。
这些分子或原子的热运动和辐射是随机的，它们所发射的光振动，出现在各个方向的几率相等，这样的光叫做自然光。
自然光经过媒质的反射、折射或者吸收后，在某一方向上振动比另外方向上强，这种光称为部分偏振光。
如果光振动始终被限制在某一确定的平面内，则称为平面偏振光，也称为线偏振光或完全偏振光。
偏振光电矢量E 的端点在垂直于传播方向的平面内运动轨迹是一圆周的，称为圆偏振光，是一椭圆的则称为椭圆偏振光。
2、获得线偏振光的方法
自然光变成偏振光称作起偏，可以起偏的器件分为透射和反射2种形式。
(1) 反透射式起偏器
自然光在两种媒质的界面处反射和折射，当入射角b φ满足12tan /b n n φ=时，
反射光成为振动 方向垂直于入射面的线偏振光，这个规律称布儒斯特定律，b
φ
称为布儒斯特角或起偏角，而折射光为部分偏振光。
如果自然光以入射角b φ投射在多层的玻璃堆上，经过多次反射后，透射出的光也接近于线偏振光，其振动面平行于入射面。
(2)透射式起偏器
晶体起偏器：利用某些晶体的双折射现象可以获得较高质量的线偏振光，如尼科尔棱镜，这类偏光器件价格昂贵。
偏振片：一般用具有网状分子结构的高分子化合物——聚乙烯醇薄膜作为片基，将这种薄膜浸染具有强烈二向色性的碘，经过硼酸水溶液的还原稳定后，再将其单向拉伸4~5倍以上而制成。
这种偏振片称H 偏振片。
此外用另外方法还可制成K 偏振片、L 偏振片。
3、马吕斯定律
自然光通过偏振片变成光强为
0I ，振幅为A 的线偏振光，再垂直入射到另一块偏振片上，出射光强为：
20cos I I θ=
这就是马吕斯定律。
θ为两偏振片透振方向之间的夹角。
4、波片的偏光作用
单轴晶体制成厚度为L ，表面平行于光轴的片,称波片。
波片有正晶体或负晶体之分。
一束振幅为A 的线偏振光垂直入射在波片表面上，且振动方向与光轴夹角为θ，在晶体内分解成o 光和e 光，振幅分别是
0sin A A θ=，cos e A A θ=。
经过波片后，二光产生位相差：
02()/o e n n L φπλ∆=-
式中, 0λ为光在真空中的波长；o n 、e n 为晶片对o 光和e 光的折射率。
因为波片能使o 光或e 光的位相推迟，又称为位相推迟器。
o 光和e 光振动方向相互垂直，频率相同，位相差恒定，由振动合成可得：
这是椭圆方程式，代表椭圆偏振光。
当2k φπ∆=（1,2,3...k =）及
o e A A =时，合成振动为圆偏振光。
三、主要仪器及耗材
1：白光源（GY-6A ） 8：偏振片
2：凸透镜（f′=150mm ） 9：X 轴旋转二维架（SZ-06）
3：二维调节架（SZ-07） 10：升降调节座（SZ-03）
4：可调狭缝（SZ-27） 11：升降调节座（SZ-03）
5：光学测角台（SZ-47） 12：二维平移底座（SZ-02）另需钠灯、氦 6：升降调节座（SZ-03） 氖激光器、1/4波片及架、冰洲石及转动 7：黑玻璃镜 架和扩束器
四、实验内容和步骤
图11-1 实验装置
(a)
（b ）
图11-2 实验示意图
1、测布儒斯特角，定偏振片光轴：按图11-1所示，使白光源灯丝位于透镜的焦平面上（此时二底座相距162mm ），近似平行光束通过狭缝，向光学台分度盘中心的黑玻璃镜入射，并在台面上显出指向圆心的光迹。
此时转动分度盘，对任意入射角，利用偏振片和X 轴旋转二维架组成的检偏器检验反射光，转动0360，观察部分偏振光的强度变化。
而当光束以布儒斯特角iB 入射时，反射的线偏振光可被检偏器消除（对n=1.51,00 57φ≈）。
该入射角需反复仔细校准。
因线偏振光的振动面垂直于入射面，按检偏器消光方位可以定出偏振片的易透射轴。
2、线偏振光分析：使钠光通过偏振片起偏振，用装在X 轴旋转二维架上（对准指标线）的偏振片在转动中检偏振，分析透过光强变化与角度的关系。
3、椭圆偏振光分析：使激光束通过扩束器、狭缝和黑镜产生线偏振光，再通过1/4波片之后，用装在X 轴旋转二维架上的偏振片在旋转中观察透射光强变化，是否有两明两暗位置（注意与上一项实验现象有何不同），在暗位置，检偏器的透振方向即椭圆的短轴方向。
4、圆偏振光分析：在透振轴正交的二偏振片之间加入1/4波片，旋转至透射光强恢复为零处，从该位置再转动45°，即可产生圆偏振光。
此时若用检偏器转动检查，透射光强是不变的。
3和4应使用白屏观察。
5、利用冰洲石及可转动支架，可以观察和分析该晶体的双折射现象。
让自然光（例如钠光）通过支架上的一个小孔入射冰洲石晶体，用眼睛在适当距离能够看到光束一分为二；转动支架，又能判别寻常光（o光）和非寻常光（e光）。
进而用检偏器确定o光和e光偏振方向的关系。
五、数据处理与分析
1、分析实验结果，讨论误差形成原因；
2、自拟表格记录实验数据。
六、实验注意事项
1、实验中各元件不能用手摸，实验完毕后按规定位置放置好。
2、不要让激光束直接照射或反射到人眼内。
七、思考题
1、描述波片的主要参数是什么?如何区分偏振片和波片?无其它元件，如何大致判断偏振片的透振方向？
2、实验时，各元件应如何正确放置？为什么？
3、偏振光的获得方法有哪几种？
4、波片的厚度与光源的波长什么关系？
5、通过起偏和检偏的观测，你应当怎样判别自然光和偏振光？
6、什么是马吕斯定律？本实验如何验证此定律？
7、如何区别部分偏振光和椭圆偏振光？。