偏振光现象的观察和分析

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偏振光现象的观察和分析

偏振光现象的观察和分析引言：光的偏振现象有法国工程师马吕斯首先发现。

对光偏振现象的研究清楚地显示了光的横波性，加深了人们对光传播规律的认识。

近年来光的偏振特性在光调制器、光开关、光学计量、应力分析、光信息处理、光通信、激光、光电子器件中都有广泛应用。

本实验利用偏振片和1/4波片观察光的偏振现象，并分析和研究各种偏振光。

从而了解1/4波片和1/2波片的作用及应用，加深对光偏振性质的认识。

实验原理1、偏振光的种类。

光可按光适量的不同振动状态分为五类：（1）线偏振光（2）自然光（3）部分偏振光（4）园偏振光（5）椭圆偏振光使自然光变成偏振光的装置称为起偏器，用来检验偏振光的装置称为检偏器。

2、线偏振光的产生。

（1）反射和折射产生偏振自然光以 i B =arc tan n 的入射角从空气入射至折射率为n 的介质表面上时，反射光为线偏振光。

以 i B 入射到一叠平行玻璃堆上的自然光，透射出来后也为线偏振光。

（2）偏振片。

利用某些晶体的二向色性可使通过他的自然光变成线偏振光。

（3）双折射产生偏振。

自然光入射到双折射晶体后，出射的o 光和e 光都为线偏振光。

3、波晶片4、线偏振光通过各种波片后偏振态的改变。

在光波的波面中取一直角坐标系，将电矢量E 分解为两个分量E X 和E y ，他们频率相同都为ω，设E y 相对E X 的相位差为∆φ，即有E X =A x cos ωt （2）E y =A y cos(ωt +∆φ) （3）由（2）、（3）两式得，对于一般情况，两垂直振动的合成为： e 轴O 轴 θ 光轴图 1E x2 A x2+ E y2A y2−2 E x2 E y2A x2A y2cos∆φ=sin2∆φ（4）注意对于线偏振光通过波片的情况∆φ取决于o光和e光入射时的相位差和由波晶片引起的相位差δ之和；而 E X为线偏振光振幅E在o轴的分量， E y为e轴的分量。

从上面垂直振动合成的一般情况出发可以得出以下结论：（1）线偏振光的振动方向与波片的光轴夹角为θ或π/2，或者通过1/2波片仍为线偏振光。

偏振光现象的研究实验报告

偏振光现象的研究实验报告一、实验目的本实验旨在通过观察和分析偏振光现象，深入理解光的偏振性质，掌握偏振片和检偏器的使用方法，并学会分析和解释实验数据。

二、实验原理偏振光是一种特殊的光线，其电矢量或磁矢量在某一固定方向上振动。

自然光在不受外力作用的环境中产生，其光波的振动方向是随机的，既有水平方向的振动，也有垂直方向的振动。

而偏振光则只有在一个特定方向上存在振动。

三、实验步骤1. 准备实验器材：光源、偏振片、检偏器、屏幕、测量尺、坐标纸。

2. 打开光源，使光线通过偏振片，观察光线的变化。

3. 旋转偏振片，观察光强的变化，找到使光强最弱的偏振角度。

4. 将检偏器旋转至与偏振片相同的偏振角度，观察光强的变化。

5. 记录实验数据，绘制光强与偏振角度的关系图。

6. 分析实验结果，得出结论。

四、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，我们观察到当自然光通过偏振片后，光线变为偏振光，其电矢量或磁矢量在某一固定方向上振动。

旋转偏振片时，光强会发生变化，当偏振片的偏振方向与检偏器的偏振方向一致时，光强达到最小值。

记录实验数据并绘制了光强与偏振角度的关系图。

2. 结果分析根据实验结果，我们可以得出以下结论：（1）自然光通过偏振片后，变为偏振光，其电矢量或磁矢量在某一固定方向上振动。

这说明偏振片具有使光线偏振的作用。

（2）旋转偏振片时，光强发生变化，当偏振片的偏振方向与检偏器的偏振方向一致时，光强达到最小值。

这说明检偏器具有检测偏振光的作用，当检偏器的偏振方向与偏振光的偏振方向一致时，透射的光强最小。

（3）根据实验数据绘制的光强与偏振角度的关系图可以看出，当偏振片的偏振方向与检偏器的偏振方向一致时，光强最小，此时两者之间的夹角为90度。

这说明检偏器的偏振方向与偏振光的偏振方向垂直时，透射的光强最大。

五、结论总结本实验通过观察和分析偏振光现象，深入理解了光的偏振性质。

实验结果表明，自然光通过偏振片后变为偏振光，其电矢量或磁矢量在某一固定方向上振动；旋转偏振片时，光强发生变化，当偏振片的偏振方向与检偏器的偏振方向一致时，光强达到最小值；根据实验数据绘制的光强与偏振角度的关系图可以看出，当两者之间的夹角为90度时，透射的光强最大。

观察光的偏振现象实验报告

观察光的偏振现象实验报告说起光的偏振，哎呀，很多人可能第一反应就是，“这跟我有啥关系？”其实啊，光的偏振可是咱们日常生活中不可忽视的小“魔法”。

想象一下，你在阳光下戴着太阳镜，镜子上反射出来的光晃得眼睛都睁不开，你是不是想，为什么我的眼睛总是受这种“折磨”？哦！这就是光的偏振效应。

今天，我就给大家来一波“揭秘”，看看实验是怎么让这个看似复杂的现象变得简单又有趣。

我们实验的第一步，当然是准备好设备。

纸、偏振片、光源，一点也不难搞定。

这个实验的目的嘛，其实就是想通过这些工具，来观察光在经过偏振片后的变化。

大家肯定会问，偏振片是什么？嘿，别急，听我慢慢说。

偏振片其实就是一块神奇的东西，它能过滤掉某些方向的光波，换句话说，它就像一个筛子，专门挑选自己喜欢的光线通过。

你把它放在光源前，光线就变成了一定方向的偏振光。

咋样，是不是有点意思？然后，咱们就把偏振片和光源对准，打开光源，嗯，亮了。

接着拿个平面镜，镜子也像一个老实人，反射光线。

不过，这光一反射，偏振片可不能高兴太早。

你要是把偏振片拿在不同的角度，光线的亮度变化可是非常明显的。

这时候，咱们就能看到，哦，偏振片真有“魔力”，它能让光线的强度根据角度变化。

每次转动偏振片，亮度变化的样子就像太阳快出来又快下山，忽明忽暗，瞬息万变。

一开始，咱们可能有点迷糊，为什么光的强度不稳？好像光线有自己的脾气，时而闪亮，时而低调。

这就像你拿着手机看视频，有时候信号强，有时候掉线，真是让人又爱又恼。

实际上，这是因为，偏振光有着明确的方向性。

当偏振片的偏振方向和光线方向一致时，光线就最亮；如果偏振方向完全垂直，那光线几乎就消失了，像是被一个看不见的“屏障”挡住了。

实验的乐趣就在于，咱们可以通过调节偏振片的角度，观察到这种有趣的变化。

你知道吗？这个现象在生活中可不罕见，比如反射光、折射光，它们都和偏振有关系。

嗯，比如说咱们在路上看到的蓝天，偏振现象就在那儿发挥作用。

偏振的原理也帮助科学家开发了各种技术，比如偏振眼镜、3D电影眼镜，它们都在利用光的偏振特性。

实验解析：偏振光现象的科学探究

实验解析：偏振光现象的科学探究一、偏振光的基本概念偏振光，是指光波中振动方向在一个特定平面内的光。

与之相对的是非偏振光，其振动方向在各个平面都有。

自然界中的太阳光是一种非偏振光，而经过某些物质的折射或反射后，光波的振动方向会被限制在特定平面内，从而转变为偏振光。

偏振光具有许多独特的性质，如光强度、相位和偏振方向等。

其中，偏振方向是偏振光最基本的特性。

在实验中，我们通常使用偏振片来观察和控制光的偏振状态。

二、实验过程1. 将激光器发出的光通过偏振片，得到偏振光。

2. 将偏振光投射到半透半反镜上，观察光的反射和透射情况。

3. 改变偏振片的偏振方向，观察光的反射和透射情况的变化。

4. 利用光具座和光屏，测量不同偏振方向下光强的变化。

三、实验结果与解析1. 实验现象：当偏振片的偏振方向与半透半反镜的偏振方向平行时，光的反射强度较大，透射强度较小；当偏振片的偏振方向与半透半反镜的偏振方向垂直时，光的反射强度较小，透射强度较大。

解析：这是因为偏振光具有筛选性质，只有与偏振方向平行的光波才能在半透半反镜上发生较强的反射，而与偏振方向垂直的光波则被大量透射。

2. 实验现象：改变偏振片的偏振方向，光的反射和透射强度发生相应变化。

解析：这是因为偏振片的偏振方向改变了光波的振动方向，从而影响了光在半透半反镜上的反射和透射情况。

3. 实验现象：不同偏振方向下，光强的变化呈现出规律性。

解析：这表明偏振光具有明显的偏振特性，光强与偏振方向之间存在一定的关系。

通过本次实验，我们对偏振光现象有了更深入的了解。

实验结果表明，偏振光具有筛选性质，只有与偏振方向平行的光波才能在半透半反镜上发生较强的反射，而与偏振方向垂直的光波则被大量透射。

偏振光的偏振方向与光强之间存在一定的关系。

这些发现为偏振光的研究提供了有力的实验依据，有望为光学领域的发展带来新的突破。

偏振光的观察与研究实验报告

偏振光的观察与研究研究λ/4波片对偏振光的影响考题内容：研究λ/4波片对偏振光的影响：1、按光路图使偏振片A和B 的偏振轴正交(消光)。

然后插入一片λ/4波片C(实际实验中要使光线尽量穿过元件的中心)。

2、以光线为轴先转动C使消光，然后使B转过360°观察现象。

3、将C从消光位置转过15°、30°、45°、60°、75°、90°，每次都将B转过360°，观察实验现象，将上面几次的实验结果记录在表中。

一、仪器使用顺序正常及仪器使用正确1、仪器使用顺序正常及仪器使用正确学生答案：仪器使用顺序正常及仪器使用正确标准答案：仪器使用顺序正常及仪器使用正确二、圆偏光和椭圆偏振光的产生1、将C从消光位置转过15°、30°、45°、60°、75°、90°，每次都将B转过360°，观察实验现象,将上面几次转动的实验结果记录在表中(请选择相应的答案,偏振片A的透振方向为0°)2、答案选项： A:光强发生变化,但不消光 B:光强发生变化,且消光 C:光强没有发生变化 D:某位置有光,其他位置消光 E:椭圆偏振光 F:圆偏振光 G:线偏振光 H:部分偏振光研究λ/2波片对偏振光的影响总分： 50本题得分：50考题内容：研究λ/2波片对偏振光的影响1：使偏振片A和B的偏振轴正交(消光)，并在A和B之间插入一个λ/2波片C。

2：以光线为轴将λ/2波片转动任意角度，破坏消光现象，再将B转动360°，观察消光现象。

改变C(λ/2波片)的慢（或快）轴与激光振动方向之间的夹角θ，使其分别为15°、30°、45°、60°、75°、90°、120°，转动B到消光位置θ′,记录角度θ′，并将记录填入下表：一、仪器使用顺序正常及仪器使用正确1、仪器使用顺序正常及仪器使用正确学生答案：仪器使用顺序正常及仪器使用正确标准答案：仪器使用顺序正常及仪器使用正确二、改变λ/2波片的慢（或快）轴与偏振片A的方向之间的夹角θ，使其分别为15°、30°、45°、60°、75°、90°、120°，转动B到消光位置θ′,记录角度θ′，并记录数据。

偏振光的观察与研究实验报告数据(精选10篇)

偏振光的观察与研究实验报告数据偏振光指的是只在一个平面上振动的光，它的传播方式与普通光有所不同。

由于其具有特殊的偏振状态，因此可以在各个领域中发挥重要作用。

在本次实验中，我们对偏振光的观察与研究进行了探究。

一、实验目的1. 学习偏振光的概念及其传播方式。

2. 观察线偏振器和波片对偏振光的影响。

3. 研究偏振光的干涉现象。

二、实验仪器及材料1. 两个偏光片2. 一块玻璃板3. 一块亚克力板4. 一束激光光源5. 一个手机屏幕三、实验步骤1. 将一块玻璃板和一块亚克力板插入两个偏光片之间，调整偏光片的方向，观察得到的光的强度变化。

2. 将一个偏光片放置在激光器前，记录得到的光的强度值，并将其称为“I”。

然后将另一个偏光片放在激光光路中，并逐渐旋转它的方向。

记录得到的光的强度值，并将其称为“T”。

3. 将一个手机屏幕放置在两个偏光片之间，逐渐旋转其中一个偏光片的方向。

观察手机屏幕的显示情况。

4. 在两个偏光片之间插入一块玻璃板，然后将其中一个偏光片旋转一定的角度，并记录得到光的强度值。

四、实验结果1. 调整偏光片的方向之后，得到的光的强度会发生变化，实验表明，当两个偏光片的方向垂直时，通过的光线最弱，当两个偏光片的方向相同时，通过光线最强。

2. 在实验过程中，我们发现，当两个偏光片的方向偏离90度时，通过的光线几乎消失。

这说明当光的振动方向被偏振后，只有振动方向与偏振方向一致的光才能通过。

3. 在手机屏幕的观察实验中，我们发现当两个偏光片的方向相同时，手机屏幕显示为亮屏，而当两个偏光片的方向垂直时，手机屏幕显示为黑屏。

这说明手机屏幕与偏振光的作用原理是相似的。

4. 在偏振光的干涉实验中，我们发现，在通过玻璃板的偏振光中，存在两个方向的振动状态，这两个方向的振动状态会互相干涉，导致光线强度的变化。

五、实验结论本次实验通过观察偏振光的传播方式，观察了线偏振器和波片对偏振光的影响，以及研究了偏振光的干涉现象。

光学偏振小实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 观察光的偏振现象，加深对光的偏振规律的认识。

2. 掌握产生和检验偏振光的光学元件（如偏振片、1/4波片等）的工作原理。

3. 学习使用偏振片进行光路准直和极坐标作图。

二、实验原理1. 光的偏振现象：光是一种电磁波，其电场矢量E在垂直于光传播方向的平面上可以有不同的振动方向。

当光在传播过程中，若电场矢量E保持一定的振动方向，则称为偏振光。

2. 偏振片：偏振片是一种具有选择性吸收特定方向振动光线的材料。

当自然光通过偏振片时，只有与偏振片偏振方向一致的光线能够通过，从而实现光的偏振。

3. 1/4波片：1/4波片是一种厚度为1/4波长（λ/4）的透明介质，它可以将线偏振光转换为椭圆偏振光或圆偏振光。

4. 马吕斯定律：当线偏振光通过一个与其偏振方向成θ角的偏振片时，透射光的强度I与入射光强度I0之间的关系为：I = I0 cos²θ。

三、实验仪器1. 光具座2. 偏振片3. 1/4波片4. 激光器5. 白屏6. 直尺7. 量角器四、实验步骤1. 将激光器发出的激光照射到白屏上，调整激光器与白屏的距离，使激光在白屏上形成明亮的点。

2. 将偏振片放置在激光器与白屏之间，调整偏振片的偏振方向，观察白屏上的光点变化。

3. 记录偏振片偏振方向与光点变化的关系，分析光的偏振现象。

4. 将1/4波片放置在偏振片与白屏之间，调整1/4波片的光轴方向，观察白屏上的光点变化。

5. 记录1/4波片光轴方向与光点变化的关系，分析1/4波片的作用。

6. 将偏振片与1/4波片组合，观察白屏上的光点变化，分析光的偏振现象。

7. 利用偏振片和1/4波片进行光路准直，观察准直效果。

8. 使用直尺和量角器测量偏振片和1/4波片的偏振方向，分析极坐标作图方法。

五、实验结果与分析1. 当偏振片的偏振方向与光点变化方向一致时，光点亮度最大；当偏振片的偏振方向与光点变化方向垂直时，光点亮度最小。

2. 1/4波片可以将线偏振光转换为椭圆偏振光或圆偏振光，当1/4波片的光轴方向与偏振片的偏振方向成45°时，光点亮度最大。

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。

偏振现象的观察与分析实验报告

偏振现象的观察与分析实验报告偏振现象是光学中一个非常重要的现象，它在生活和科研中都有着广泛的应用。

本次实验旨在通过观察和分析偏振现象，深入理解偏振光的特性和规律。

实验仪器和材料：1. 偏振片。

2. 偏振光源。

3. 旋转台。

4. 偏振光检测仪。

实验步骤：1. 将偏振光源放置在实验台上，并打开电源，使其发出偏振光。

2. 在偏振光源和旋转台之间放置偏振片，调整偏振片的方向，使其与偏振光源的偏振方向垂直。

3. 将偏振光检测仪放置在偏振片的后方，观察偏振光通过偏振片后的光强变化情况。

4. 通过旋转台旋转偏振片，观察偏振光通过偏振片后的光强变化规律。

实验结果：在实验中观察到，当偏振片的方向与偏振光源的偏振方向垂直时，偏振光通过偏振片后的光强最小；而当偏振片的方向与偏振光源的偏振方向平行时，偏振光通过偏振片后的光强最大。

通过旋转偏振片，可以发现光强会随着偏振片旋转角度的变化而周期性地发生变化。

实验分析：这一现象的产生可以通过偏振片的工作原理来解释。

偏振片是一种能够选择性地吸收某一方向光振动分量的光学元件，当偏振片的方向与偏振光源的偏振方向垂直时，偏振片完全吸收了偏振光的振动分量，导致通过偏振片后的光强最小；而当偏振片的方向与偏振光源的偏振方向平行时，偏振片不吸收偏振光的振动分量，通过偏振片后的光强最大。

结论：通过本次实验，我们深入理解了偏振现象的特性和规律。

偏振现象在光学和光电领域有着重要的应用，例如偏振片在液晶显示器中的应用等。

同时，对偏振现象的深入理解也为进一步的光学研究奠定了基础。

在今后的学习和科研中，我们将进一步探索偏振现象的原理和应用，为光学领域的发展贡献自己的一份力量。

偏振光现象的观察与分析

偏振光现象的观察与分析光的偏振是指光的振动方向不变，或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的现象.光的偏振最早是牛顿在1704～1706年间引入光学的；光的偏振这一术语是马吕斯在1809年首先提出的，并在实验室发现了光的偏振现象;麦克斯韦在1865~1873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.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。

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。

圆偏振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。

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光状态的器件. 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。

利用偏振光的干涉现象在力学上检测材料压力分布，应用于建筑工程学方面可以检测桥梁和水坝的安全度。

1.主窗口：打开偏振光观察与研究的仿真实验，从实验仪器栏中点击拖拽仪器至实验台上，如下图所示：2.正式开始实验：（1）光源调节双击桌面上光源小图标，弹出光源的调节窗体，可以单击光源的开关按钮，切换光源的开关状态；同时可以点击“选择发出光”按钮来选择光源发出光类型，光源默认发出的是“自然光”。

（2）偏振片调节双击桌面上偏振片小图标，弹出偏振片的调节窗体。

初始化时偏振片的旋转角度是随机的，用户使用时需要手动去校准。

最大旋转范围为360°，最小刻度为1°。

可以通过点击调节窗体中旋钮来逆时针或顺时针旋转偏振片旋转的最小刻度单位为1°。

当鼠标按住选择不放，则偏振片则会不停的旋转，直到鼠标松开。

偏振光现象的观察和分析

60° 75°
90°
考虑到上面所测得的数据仅仅供定性和简单的定量分析，且关系到无法调零的问题，不作不确定度分析。 II.
表 1 转动 1/ 4 波片对线偏振光透射光的影响
1/ 2 波片的组合
测得：
A(0) 256° 。 =
两片 1/ 4 波片的快（慢）轴位置分别为： 30° 、 120° 、 210° 、 300° ； 68° 、 158° 、 248° 、 338° 。 = = 发现两片波片以 30° − 248° 组合时，它们偏转 θ 30° 后出现消光，即组成了 1/ 2 波片。选取 A 偏转 2θ 60° ，
= 分解为 e 光和 o 光，二者产生一附加相位差 δ
( 2k + 1) π / 2 。此时
这两个分量合成的光矢量就会随时间变化，形成如图的椭圆（圆）轨迹，而这个椭圆在坐标轴（快慢轴）上的投影（此时即椭圆的长短轴）分别为光矢量的两个分量的最大值。当某一轴上分量振幅为零（θ =
当 θ = (2k + 1) ⋅
π
4
时，能看见杂乱无章的颜色纹路（不同颜色间按红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的顺序过渡）；
当 θ 远离 (2k + 1) ⋅
π
4
时，逐渐观察不到颜色。
保持 θ 不变，转动 A ，同样观察到这一以
π
2
为周期的现象。
VI. 观察液晶显示屏取用 IPad 等设备的液晶屏，令其显示白色。（屏幕已经贴膜）观察到红、橙、黄、绿、青、蓝、紫周期性变化的条纹。偏振片每转动 VII. 观察蓝天无论使用偏振片还是波片都观察不到任何现象。 VIII. 观察窗台反光使用偏振片：反射光以
拟合形式： y = 拟合参数：

实验十一-偏振现象的观察与分析

实验十一偏振现象的观察与分析光波是电磁波，其电矢量的振动方向垂直于传播方向，是横波．由于普通光源各原子分子发光的随机和无序性，光波电矢量的分布（方向和大小）对传播方向来说是对称的，反应不出横波特点，这种光称为自然光．如果限制了某振动方向的光而使光线的电矢量分布对其传播方向不再对称时，这种光称为偏振光．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）规律有了更透彻的认识，本实验将对光偏振的基本性质进行观察、分析和研究．·实验目的1.观察光的偏振现象，掌握产生和检验偏振光的原理和方法，学会确定偏振片的透振方向，验证马吕斯定律；2．用反射起偏法测量平面玻璃的布儒斯特角，求得玻璃的折射率；3．了解λ/4波片、λ/2波片的工作原理和作用（任选其中部分内容）；·实验仪器光具座，He—Ne激光器，光点检流计，光电转换装置，GPS-Ⅱ型偏振光实验仪（包括偏振片×2，λ/4波片×2，λ/2波片×2，背面涂黑的玻璃片及刻度支架，小孔光阑，白屏）．图1 实验仪器（重拍）偏振片及刻度旋转装置：由直径为2cm的偏振片固定在转盘上制成，转盘上指针的位置不一定是偏振片的透振方向．波片及刻度旋转装置：由直径为2cm的波片固定在转盘上制成，转盘上指针的位置不一定是波片的快轴或慢轴的位置．·实验原理从自然光获得偏振光的办法有3种，即利用二向色性的材料制作的偏振片；利用晶体的双折射性质做成的偏振棱镜；利用光学各向同性的两介质分界面上的反射和折射．本实验中所用的偏振片是利用二向色性的材料制作的．一、起偏、检偏与马吕斯定律将自然光变成偏振光的过程称为起偏，检查偏振光的装置称为检偏．按照马吕斯定律，强度为I 0的线偏振光通过检偏器后，透射光的强度为：20cos I I θ= （12-1）式中I 0为入射线偏光的光强，θ为入射光偏振方向与检偏器透振轴之间的夹角．显然，当以光线传播方向为轴转动检偏器时，透射光强度I 将发生周期性变化．当θ=00时，透射光强度最大；当θ=090时，透射光强度最小（消光状态）；当00<θ<090时，透射光强度介于最大值和最小之间．因此，根据透射光强度变化的情况，可以区别光的不同偏振状态．实验中让入射光共轴依次通过两个偏振片，旋转检偏器，读出不同θ角下出射光的强度，验证马吕斯定律．二、布儒斯特定律和反射光的偏振当自然光在空气中以某角度入射至折射率为n 的透明介质表面时，若反射线与折射线垂直，则其反射光为完全的线偏振光，振动方向垂直于入射面；而透射光为部分偏振光．此规律称为布儒斯特定律，入射角称为布儒斯特角，如图11-2所示．arctgn i b = （12-2）实验中可通过用振动方向垂直于入射面的线偏光入射，再用检偏器检查反射光是否消光来确定布儒斯特角，求出玻璃材料的折射率n.图11-2 布儒斯特定律示意图三、λ/4波片与λ/2波片波片是从单轴晶体中切割下来的平行平面板，其表面平行于光轴．当一束单色平行自然光正入射到波片上时，光在晶体内部便分解为o 光与e 光．o 光电矢量垂直于光轴；e 光电矢量平行于光轴．而o 光和e 光的传播方向不变，仍都与表面垂直．但o 光在晶体内的速度为0v ，e 光的为e v ，即相应的折射率0n 、e n 不同．设晶片的厚度为l ，则两束光通过晶体后就有位相差()r n n e o -=∆λπϕ2 （12-3）()l n n e -=0λπσ （12-4）式中λ为光波在真空中的波长．πσk 2=的晶片，称为全波片；ππσ±=k 2的称为半波片（λ/2波片）；22ππσ±=k 为λ/4片，上面的k 都是任意整数．不论全波片，半波片或λ/4片都是对一定波长而言．在直角坐标系下，以e 光振动方向为横轴，o 光振动方向为纵轴，则沿任意方向振动的平行光，正入射到波片的表面后，其振动便按此坐标系分解为e 分量和o 分量．透过晶片，二者间产生一附加位相差σ，离开晶片时合成光波的偏振性质，决定于σ及入射光的性质．1.偏振态不变的情形：（1）自然光通过任何波片，仍为自然光；（2）若入射光为线偏振光，其电矢量E 平行e 轴（或o 轴），则任何波长片对它都不起作用，出射光仍为原来的线偏振光．2.λ/2波片与偏振光（1）若入射光为线偏振光，且振动方向与晶片光轴成θ角，则经λ/2玻片出射的光仍为线偏振光，但与光轴成负θ角．即线偏振光经λ/2片电矢量振动方向转过了2θ角．（2）若入射光为椭圆偏振光，则经λ/2玻片后，既改变椭圆长（短）轴的取向，也改变椭圆的旋转方向；若入射光为圆偏振光，出射的只是改变了旋转方向的圆偏振光．3.λ/4波片与偏振光（1）若入射光为线偏振光，当θ角为450时，经λ/4波片后的出射光为圆偏振光，其余情况下为椭圆偏振光；（2）若入射光为圆偏振光，则出射光为线偏振光；（3）若入射光为椭圆偏振光，则出射光一般仍为椭圆偏振光，（详见利萨如图11-3）．π2图11-3 同频率、振动方向垂直的两振动合成的利萨如图·实验内容与步骤1．定偏振片光轴：把两个偏振片插入光具座，接入光电转换装置及光点检流计，调至共轴．旋转第二个偏振片，使光屏显示消光，此即表示起偏器的透振轴与检偏器的透振轴相互垂直．再从θ=00开始到900每隔100读一个光电流值，用坐标纸作图验证（12-1）式马吕斯定律．2．测量玻璃板的布儒斯特角，求得玻璃的折射率：在上述1的基础上，撤掉检偏器，将装有底座的待测玻璃片插入光具座，共轴调节后，使玻璃板的法线方向与入射光线重合，记录指针的位置．旋转玻璃片所在的平面，用白板跟踪接收反射光．当入射角在某个特定角附近，仔细旋转起偏器，观察接收屏上光强变化，当光强最小时固定起偏器，再微旋玻璃片的方位，找到光强最弱位置；重复上述调整至消光，此时读出光线对玻璃片的入射角即为玻璃板的布儒斯特角；测量5次，根据（12-2）式计算玻璃的折射率．且与标称值作比较，计算标准偏差．3．考察平面偏振光通过λ/2、λ/4波片时的现象：（选做）（1）在两块偏振片之间插入λ/2波片，旋转检偏器一周，观察消光的次数并解释这现象．（2）将λ/2波片转任意角度，这时消光现象被破坏．把检偏器转动一周，观察发生的现象并作出解释．（3）仍使起偏器和检偏器处于正交（即处于消光现象时），插入λ/2波片，使消光，再将转150，破坏其消光．转动检偏器至消光位置，并记录检偏器所转动的角度．（4）继续将λ/2波片转150（即总转动角为30度），记录检偏器达到消光所转总角度．依次使λ/2波片总转角为450，600，750，900，分别记录检偏器消光时所转过的角度．（5）使起偏器和检偏器正交，中间插入λ/4波片，转动λ/4波片使消光．再将λ/4波片转动150，300，450，600，读出相应的光电流，并分析这时从λ/4波片出来光的偏振状态．3.平面偏振光通过λ/2波片时的现象4.平面偏振光通过λ/4波片时的现象1．仔细阅读偏振光实验指导及操作说明书，操作中注意首先做“消除暗电流记录”的测试前准备；每步实验前在光具座上用小孔屏调整光路共轴；2．检测光电流时必须确认表针基本停稳后才可以读数（或指针波动大时估读中间值）．偏振光最普遍的来源之一是自然光经电介质表面反射这个无所不在的物理过程．人类生活中来自玻璃、水面等所有表面的反射光和散射光，一般都是部分偏振光．这个规律是马吕斯在1808年开始研究的．巴黎科学院悬赏征求双折射的数学理论，马吕斯就着手研究这个问题．一天傍晚，他站在家中的窗户旁边研究方解石晶体．当时夕阳西照，夕阳从离他家不远的卢森堡宫的窗户上反射到他这里来．他拿起了方解石晶体，通过它观察反射来的太阳的像．使他感到意外的是当转动方解石晶体时，双像中的一个像消失了．太阳下山之后，夜里他继续观察从水面上和玻璃面上反射回来的烛光来核实他的实验．≈56°时消光效果最显著．但在近用一支蜡烛和一片玻璃试一试，把玻璃放在θP掠入射时，两个像都很明亮，无论怎样转动晶体，哪个像都不会消失．马吕斯显然很幸运，站在对着宫殿窗户的一个恰当的角度上．致使他发现了偏振光的规律．普通非晶体材料受到应力时变成各向异性，有双折射．用偏振光的干涉条纹分布的疏密和走向来确定材料的内应力大小．电光开关是指电场使某些各向透明的介质变为各向异性，使光产生双折射，称kerr effect，用电信号控制光信号．光电偏振研究在光调制器、光开关、光学计量、光信息处理、光通信、激光和光电子学器件、晶体性质研究和实验应力分析等技术中有广泛的应用．中学物理课标对偏振及相关内容的要求是：1.通过实验认识光的干涉、衍射、偏振现象以及在生活、生产中的应用；2.用偏振片观察玻璃面反射光、天空散射光的偏振现象；3.用偏振片鉴别普通玻璃和天然水晶，探究这种技术的物理原理．本实验的构思亮点：因为不加布儒斯特窗的半导体激光器发出的光其振动方向与自然光相似，细光束的传播方向集中，使实验操作极大简化，物理思路更加清晰；光具座上可供选择的内容开放，可增加学生的动手动脑兴趣．（零点测量法）操作难点：微电流读数受环境和仪器的影响因素较多，难以准确读数，偏振元件旋转角度最小分度1°，组装粗糙，影响了测量精度．1.本实验为什么要用单色光源照明？根据什么选择单色光源的波长？若光波波长范围较宽，会给实验带来什么影响？2.在确定起偏角时，若找不到全消光的位置，根据实验条件分析原因．3 .三块外形相同的偏振片、1/2波片、1/4波片被弄混了，能否把它们区分开来？需要借助什么元件？若能，试写出分析步骤．4. 在透振方向互相垂直的起偏和检偏两片偏振片中插入1/2波片，使光轴和起偏器的透振方向平行，那么透过检偏器的光是亮还是暗？为什么？将检偏器旋转90度，透出的光亮暗是否变化？5.波片加工精度和激光波长漂移会对1/4波片产生的光程差带来误差．试根据波片对线偏振光产生的位相差和光程差公式，对波片厚度和激光波长作一个半定量的估计一般以1/2波长为限．6.已知什么量？哪个是待测量？如何控制变量？关注检流计的量程并做适当调节．按要求处理实验数据，完成实验报告．7.本实验还有哪些操作难点？针对操作难点，摸索并掌握正确的调节的方法．尝试设计实验，探究圆偏振光、椭圆偏振光的产生和检验方法，并完成实验．。

偏振光的观察与分析实验报告

偏振光的观察与分析实验报告偏振光的观察与分析实验报告引言：偏振光是一种特殊的光，它的光波振动方向在特定平面上进行。

在本次实验中，我们将通过观察和分析偏振光的性质，深入了解它的特点和应用。

实验目的：1. 了解偏振光的基本概念和性质；2. 学习使用偏振片来观察和分析偏振光；3. 探索偏振光在不同材料中的传播和反射规律。

实验材料与装置：1. 偏振片：实验中使用的是线偏振片，它能够通过选择性地吸收光波振动方向，使只有特定方向的光通过；2. 光源：我们选择了一台稳定的白光源，以保证实验的准确性；3. 透明材料：实验中使用了不同材料的透明片，如玻璃、塑料等。

实验步骤：1. 准备工作：将白光源放置在实验台上，并将偏振片放在光源前方；2. 观察现象：逐渐旋转偏振片，观察光的亮度变化；3. 分析结果：记录光的亮度变化情况，并尝试解释其中的原因；4. 材料测试：将透明材料片放置在光源和偏振片之间，观察光的透过情况；5. 分析结果：记录不同材料下的光透过情况，并进行比较和分析。

实验结果与分析：通过观察和分析，我们发现以下几个重要结果：1. 偏振片旋转对光的强度有明显的影响：当偏振片的振动方向与光的振动方向垂直时，光的强度最弱，当二者平行时，光的强度最强；2. 不同材料对光的透过情况不同：玻璃等晶体材料对特定方向的光透过性较好，而塑料等非晶体材料对光的透过性较差；3. 光的偏振性是由光的振动方向决定的：在通过偏振片后，只有与偏振片振动方向平行的光能够透过，垂直方向的光被偏振片吸收。

结论：通过本次实验，我们深入了解了偏振光的观察和分析方法，并得出以下结论：1. 偏振光的强度与偏振片的振动方向有关，旋转偏振片可以改变光的强度；2. 不同材料对偏振光的透过性不同，这种差异与材料的晶体结构有关；3. 偏振片可以选择性地透过特定方向的光，这为光的分析提供了一种有效手段。

实验意义与应用：偏振光的观察与分析在许多领域都有重要的应用价值。

偏振光现象的观察和分析

偏振光现象的观察和分析摘要本实验用半导体激光通过偏振片来产生线偏振光，使其分别通过1/4波片和1/2波片，通过测量不同方向上检偏器透过的光的强度，判断出出射光的偏振态。

并证实了线偏振光通过1/4波片可以产生线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光，通过1/2波片可以产生线偏正光，验证了马吕斯定律。

一、引言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。

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。

偏振光的典型应用是偏光式3D 技术，其普遍用于商业影院和其它高端应用。

二、实验原理1.偏振光的种类光是一种电磁波，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。

图1 电矢量垂直于纸面的偏振光图2 电矢量平行于纸面振光【1】光的五种偏振态：①线偏振光：在光的传播过程中，只包含一种振动，其振动方向始终保持在同一平面内，②部分偏振光：光波包含一切可能方向的横振动，但不同方向上的振幅不等。

③自然光：光波包含一切可能方向的横振动，但不同方向上的振幅相等。

④椭圆偏振光：在光的传播过程中，空间每个点的电矢量均以光线为轴作旋转运动，若它们的频率相同并且有固定的位相差，则该点的合成振动的轨迹一般呈椭圆形。

⑤圆偏振光：旋转电矢量端点描出圆轨迹的光称圆偏振光，是椭圆偏振光的特殊情形。

2.线偏振的产生（1）偏振片利用某些有机化合物的“二向色性”制成，当自然光透过这种偏振片后，光矢量垂直于偏振片方向的分量几乎完全被吸收，而平行方向的分量几乎完全通过，因此透射光基本上为线偏振光。

偏振光现象的观察与分析

偏振光现象的观察与分析物理系，刘呈豪一、引言一八零九年，法国工程师马吕斯在实验中发现了光的偏振现象。

对于光的偏振现象研究，使人们对光的传播的规律有了新的认识。

特别是近年来利用光的偏振性所开发出来的各种偏振光元件、偏振光仪器和偏振光技术在现代科学技术中发挥了极其重要的作用，在光调制器、光开关、光学计量、应力分析、光信息处理、光通信、激光和光电子学器件等应用中，都大量使用偏振技术。

二、实验原理1.偏振光的种类光是电磁波，它的电矢量E和磁矢量H相互垂直，且都垂直于光的传播方向。

通常用电矢量代表光矢量，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。

按光矢量的不同振动状态，可以把光分为五种偏振态：（1）自然光：在与光传播方向垂直的平面内，包含一切可能方向的横振动，即光波的电矢量在任一方向上具有相同的振幅。

普通光源发光的是自然光。

（2）线偏振光：在光的传播过程中，只包含一种振动，其振动方向始终保持在同一平面内，这种光称为线偏振光（或平面偏振光)。

（3）部分偏振光：光波包含一切可能方向的横振动，但不同方向上的振幅不等，在两个互相垂直的方向上振幅具有最大值和最小值，这种光称为部分偏振光。

自然光和部分偏振光实际上是由许多振动方向不同的线偏振光组成。

（4）椭圆偏振光：在光的传播过程中，空间每个点的电矢量均以光线为轴作旋转运动，且电矢量端点描出一个椭圆轨迹，这种光称为椭圆偏振光。

（5）圆偏振光：旋转电矢量端点描出圆轨迹的光称圆偏振光，是椭圆偏振光的特殊情形。

能使自然光变成偏振光的装置或器件，称为起偏器；用来检验偏振光的装置或器件，称为检偏器。

2. 线偏振光的产生（1）反射和折射产生的偏振根据布儒斯特定律，当自然光以ib=arctan n的入射角从空气或真空入射至折射率为n的介质表面上时，其反射光为完全线偏振光，振动面垂直于入射面，而透射光为部分偏振光，ib 称为布儒斯特角。

如果自然光以ib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。

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。