用CCD测试系统验证马吕斯定律实验
马吕斯定律实验验证和数据处理
马吕斯定律实验验证和数据处理马吕斯定律是指动量守恒原理的特例,即某物体围绕固定轴旋转时其转动惯量大小不变。
它是物理学最重要的考察对象之一,为进一步研究时空结构、相对论等物理提供了可靠的理论和方法。
马吕斯定律实验是用来验证马吕斯定律和动量守恒原理的常见实验形式。
它通常采用单翼风车,即一块翅片通过沿扇形支点悬挂,由一个外力改变其旋转方向的实验装置。
实验原理是,当沿fan半径的外力改变翼片的旋转方向时,此时质点所具有的角动量保持不变,其表示方法为L=Iω,其中L为角动量,Iω为恒定的角速度。
实验结果表明,角动量的大小实际上由它围绕的中心轴上的角速度确定,而不管外力,这证实了马吕斯定律。
马吕斯定律实验的数据处理可分为三个步骤。
第一步是测量翼片旋转方向的变化,以计算出实验系统的角动量。
其次,应计算轴上受到外力时角动量的变化;最后,根据实验结果,比较实验系统的角动量及其围绕中心轴上的角速度是否满足马吕斯定律,即角动量的守恒。
马吕斯定律实验的数据处理方法主要包括数据收集、角动量计算和角度变换等,其中数据收集是实验中最复杂也最基本的部分,因此收集可靠且准确的角度数据是马吕斯定律实验的关键。
角动量通常由质点的质量和角速度组成,可以计算出其变化值;而角度变换可以根据任意变换改变翼片的旋转方向,并计算其在原位置上的角动量值。
根据公式L=Iω,可以得出L在被改变的角度处的角动量。
最后,根据以上的角动量计算,可以得出轴上受到外力时角动量的变化和轴上角速度的变化,从而证明马吕斯定律。
实际实验中,必须注意,在实施实验前应详细检查实验装置,确保实验表面光滑,以及改变外力的旋转力应稳定均匀;同时,测量结果应精确明确,尽可能多地确定实验的精确结论。
验证马吕斯定律实验报告
验证马吕斯定律实验报告用Origin进行线性拟合并修正系统误差——以“验证马吕斯定律”实验为例主要包含的内容:介绍了用Microcal Origin软件进行实验数据处理与线性拟合并进行系统误差修正的具体方法。
以验证马吕斯定律实验中入射光振动方向与检偏器主截面之间的夹角θ和通过光电探测器探测到的光电流强度Iθ的数据处理以及Iθ~cos2θ线性拟合为例,并找出系统误差,对测量结果进行修正,展现了Origin软件的便捷、高效、直观等优点。
对于线性曲线拟合,常用的方法有作图法,即在作图纸上人工拟合直线,此方法很方便,但却不是一种建立在严格的统计理论基础上的数据处理方法。
在作图纸上人工拟合直线时存在一定的主观随意性,难免会增大误差。
而最小二乘法是数据线性拟合中最常用的一种实验数据处理方法。
但是,如果运用最小二乘法手工计算拟合参数值,所需的计算比较繁琐,且容易出错。
现在计算机中的Excel或是Origin等数据图像分析软件中,在进行线性拟合时大都选用了最小二乘法算法。
运用计算机软件进行数据处理和作图,有着简便快速、精确度更高的优点,这也是信息时代发展的要求。
本文将选用验证马吕斯定律实验为例,介绍运用Origin 软件进行实验数据线性拟合的具体方法,并通过Origin软件处理实现消除系统误差。
用Origin实现实验数据的线性拟合下面是以验证马吕斯定律实验为例,说明Origin在运用最小二乘法算法进行实验数据线性拟合的方法步骤。
数据输入与处理首先将得到的实验数据输入Origin的工作表worksheet中.按其默认设置打开一个工作表窗口,在本文实验中共有11组数据,将其输入工作表中,如图2中A (X1) , I1 (Y1) , I2 (Y1) , I3 (Y1) 所示。
然后在工作表中通过Column/Add New Column新增一列,命名为B (X2) 用于存放夹角θ的余弦的平方.选中Column B (X2) ,右击然后选Set Column Values将跳出一个窗口,然后在编辑窗口输入Column B (X2) 的赋值运算公式:Col (B) =cos (Col (A) *pi/180) ^2, 点击OK,则可快速求得夹角θ的余弦的平方。
偏振光试验验证马吕斯定律[精华]
偏振光实验——验证马吕斯定律 【原理】 光是电磁波,而且是一种横波。
光的电矢量在垂直于传播方向的平面内可以任意取向,若对于传播方向不对称而偏于某个方向称为偏振。
光矢量振动方同与传播方向组成振动面,限于某个固定振动方向的称线偏振光,或从振动面来看,也称为平面偏振光。
此外,还有一种偏振光,它的光矢量末端在垂直于传播方向的平面上随时间变化的轨迹呈椭圆或圆,故称之为椭圆偏振光或圆偏振光。
本实验主要观察线偏振光(平面偏振光)。
偏振器一般指线偏振器,它只允许电矢量沿某一特定方向的线偏振光通过。
普通光源发出的为自然光,经过偏振器后成为线偏振光,这样的偏振器称起振器。
当偏振器用来检验一个光是否偏振光时,则称为检偏器。
用二色性物质制作的偏振片允许特定方向的光振动通过(这一特定方向称该偏振片的透光轴),而吸收与透光轴方向垂直的光振动。
对于理想起偏器,自然光透过它之后应变成完全线偏振光。
当线偏振光再次透过作为理想检偏器的同样的偏振片时,如果检偏器与起偏器透光轴互相平行,则透过的偏振光光强不变。
而当二透光轴相互垂直时,透射光完全不能通过,光强为零。
一般情况下,二平行放置的偏振片的透光轴互成θ角,设入射到第二片偏振片的偏振光振动振幅为E 0,光强I 0,则从第二片偏振片透射出来的偏振光振动振幅变为θcos 0E ,光强,称作马吕斯定律。
本实验即是对它作验证。
θθ2020cos )cos (I E I ==当然,实际的偏振片都不是理想偏振片,由于材料、制作因素以及不可避免的表面反射、散射等原因,马吕斯定律只是近似成立。
如果实验中器件安置或操作不够良好,还会产生更大差异,是应尽力避免的。
本实验使用光强传感器,光源可选用普通光源或半导体激光光源。
利用计算机辅实时测量设备建立光强——角度)(ϕ−I 、光强——余弦)cos (φ−I 、光强——平方余弦图,进行研究分析,以令人信服的证据验证马吕斯定律。
其中角度的测量,还可以使用旋转移动传感器与偏振片连动,以1440点/转的灵敏度自动记录测量数据。
验证马吕斯定律
偏振光的特性研究实验报告【实验目的】1.掌握产生与检验线偏振光的方法,验证马吕斯定律;2.掌握产生和检验圆(椭圆)偏振光的方法;3.掌握测量布儒斯特角的方法。
【实验仪器】激光器,分光计光具座,偏振片(2 个),1/2 波片,1/4 波片,光功率计等。
【实验原理】1.光的偏振光按照偏振状态可分成自然光、部分偏振光、完全偏振光3 类,其中完全偏振光又称为椭圆偏振光,包括线偏振光和圆偏振光等2 种特例。
(1)自然光光是由光源中大量原子或分子的能级跃迁产生的。
在振动平面内,各个方向的振动都有,统计上是均匀分布的。
(2)完全偏振光其振动的两个分量的幅度和相位差都不随时间改变其中Ax 、A y和δ为常数。
若Ax=A y且δ = ±Π/2,则电矢量端点的轨迹是一个圆,这种光称为圆偏振光。
注意δ =Π/2和δ = Π/2是旋转方向不同的两种圆偏振光。
如果δ = kΠ,椭圆退化成线段,光会沿一个固定的方向振动,这种光称为线偏振光(或平面偏振光)。
线偏振光的电场分量可表示为这里θ为振动方向与x 轴的夹角。
(3)部分偏振光偏振性质介于自然光与完全偏振光之间的光称为部分偏振光。
2.偏振光的测量通过旋转检偏器,测量不同方向振动的光强。
设入射光的电场为检偏器的透振方向为θ。
垂直于θ方向的振动被检偏器吸收,留下与θ方向平行的振动。
因此探测器测量的光强正比于这里〈a〉表示a的周期或长时间平均值。
●对于自然光,由于E和Ey(统计上)强度相等且没有固定的相位差,因此Iθ = I = const.光强与检偏器角度无关。
●对于线偏振光,假设振动方向与x 轴平行,(E (t), Ey(t)) = ( cos ωt,0 ),有此式被称为马吕斯定律。
一般的椭圆偏振光,根据光强与θ的关系可以确定Ax,Ay和cos δ。
不能区分椭圆偏振光和部分偏振光(特殊的,圆偏振光与自然光的光强都与θ无关) 解决方法是在检偏器之前再加一块1/4 波片。
验证马吕斯定律实验报告
验证马吕斯定律实验报告
马吕斯定律是指在社会科学领域中,富人愈富,穷人愈贫的现象。
这一定律在现实生活中得到了广泛的验证,但也有一些学者对其进行了质疑。
为了验证马吕斯定律的有效性,我们进行了一项实验。
首先,我们选择了一个具有代表性的社会群体作为研究对象。
我们对这个群体中的个体进行了财富水平的调查,并统计了他们的财产状况。
然后,我们对这些个体进行了一定时期内的观察,记录了他们的财富变化情况。
在实验过程中,我们发现了一些有趣的现象。
首先,我们发现了富人更容易通过投资、创业等方式增加自己的财富,而穷人则更容易陷入贫困的恶性循环中。
其次,我们发现了社会中存在着一定的资源分配不均,这导致了富人愈富,穷人愈贫的现象。
最后,我们还发现了一些个体的财富变化与其个人素质、能力等因素有着密切的关系。
通过这次实验,我们验证了马吕斯定律在一定程度上的有效性。
然而,我们也意识到,马吕斯定律并不是绝对的,它受到了众多因素的影响,包括个体的能力、机遇、社会政策等。
因此,我们在验证马吕斯定律的同时,也需要对其进行进一步的深入研究。
总的来说,通过这次实验,我们对马吕斯定律有了更深入的认识。
我们相信,通过不断地研究和探索,我们可以更好地理解和解决社会中存在的贫富分化问题,为社会的公平与正义贡献自己的力量。
希望我们的实验报告能够对相关领域的研究工作提供一定的参考和启发。
大学物理-验证马吕斯定律测量蔗糖溶液的旋光率实验报告
偏振光实验报告——验证马吕斯定律测量蔗糖溶液的旋光率【实验目的】测量蔗糖水溶液在特定温度及波长的光源的旋光率,验证蔗糖溶液的旋光度与其浓度成正比。
【实验原理】振动面的转角ϕ与管长L 和溶液的浓度c 成正比:ϕ=[]cL α(1)其中比例系数[]α叫做该溶液的旋光率,且[]α>0表示右旋。
在旋光物质中线偏振光沿光轴传播时可以分解成左旋光和右旋光(L 光和R 光)。
由于旋光性物质具有不对称性,即有使光向相反方向转动的镜像物质的碳原子,导致它们的传播速度L υ,R υ略有不同,或者说两者的折射率不同,因而经过旋光性物质时产生不同的相位滞:dn LLλπϕ2=dn RR λπϕ2=式中d 为旋光晶片的厚度或盛裝旋光溶液容器的长度。
当光束穿出旋光性物质后,左、右旋圆偏振光可以合成为一个线偏振光,其偏振方向在L E →,R E →瞬时位置的角分线上。
从图中看出,次方向相对原来的竖直方向转过了一个角度φ,其大小为()()d n n L R L R -=-=λπϕϕφ21当L R n n >时,φ>0,物质是左旋的;当L R n n <时,φ<0,物质是右旋的,这样,存在镜像形式的物质的旋光性便得到了解释。
实验中可通过更换浓度长度积法测旋光率:因为ϕ=[]cL α,实验中我们可以通过改变cL 值,即浓度长度积的大小得到相应的旋光度,并将旋光度的测量值与对应的cL 值做线性拟合,以cL为横轴,旋光度为纵轴,则斜率为旋光率。
旋光仪的结构和工作原理:光线从光源投射到聚光镜、滤色镜、起偏镜后变成平面偏振光再经过半荫片分解成o光和e光,视场中出现二分视界,通过转动手轮找到暗视场(因为人眼在较暗的环境下对亮度的微小变化感觉特别灵敏,因而实验中选择视场作为角度测量的基准以减小角度测量误差)。
这时找到暗场并记录下此时的角度测量数据φ1,然后再放入装有旋光物质的测试管,此时两种线偏振光都会以相同的旋光度旋转相同的角度,暗场会消失,从目镜中能观察到半边亮半边暗的不同亮度。
便携式波动光学演示仪实验报告
便携式波动光学演示仪实验报告
一、实验原理
1、光的干涉现象。
2、夫琅禾费衍射现象。
二、必做内容
1、观察实验现象。
根据实验室提供的实验仪器及使用说明,自己设计、调整实验光路观察光的干涉、衍射、偏振和旋光等现象。
2、利用光电探头(或CCD单缝衍射仪)测量单缝夫琅禾费衍射的相对光强分布,并计算单缝缝宽。
3、实验验证马吕斯定律。
三、注意
1、光学实验需要在很暗的环境下进行观测、调节,这对视力提出了较高的要求,同时实验中将使用激光、氢灯等各种光源。
2、光学实验使用的光学仪器及光学元件通常比较精密、容易损坏。
因此,光学仪器及光学元件必须轻拿轻放,特别要防止摔落,避免器件受到冲击或震动。
3、光学实验中一般均要求光线垂直入射光学元件,而且当光路上有多个光学元件时,调整这些元件与入射光垂直,并且使各元件共轴往往是能否观察到清晰光学现象的关键。
《验证马吕斯定律》课件
分析实验数据与理论值之间的偏差,探究可能的原因,如实验装置误差、环境因素影响等。
结果误差分析和讨论
来源进行分析,如 光源的均匀性、光路的准直性、探测器的灵敏度 等。
误差对结果的影响
评估各种误差对实验结果的影响程度,并尝试减 小误差的方法,以提高实验的准确性和可靠性。
04
开始实验
调整反射镜角度,使一束光完全反射 ,另一束光透过半透镜,然后记录光 电探测器的读数。
06
整理实验数据
整理实验过程中记录的数据,为后续分析做准 备。
数据记录和分析
数据记录
详细记录每次实验中反射镜的角 度和对应的光电探测器读数。
数据整理
将实验数据整理成表格,便于后 续分析。
数据分析
根据实验数据,分析马吕斯定律 的验证情况。通过计算光电探测 器读数的变化,判断光的强度与 入射角的关系是否符合马吕斯定 律的预测。
旋转偏振片,观察光电探测器记录的 光强变化,并记录数据。
步骤三
根据记录的数据,绘制光强与偏振片 旋转角度的关系图,验证马吕斯定律 的正确性。
实验安全注意事项
注意激光器的使用安 全,避免直视激光光 束,以免对眼睛造成 伤害。
在实验结束后,应关 闭激光器和电源,确 保实验室的安全。
在操作过程中,应避 免偏振片破裂或划伤 手部等意外情况发生 。
3
讨论与改进
对实验结果进行讨论,提出改进实验方法和提高 实验精度的建议,为后续研究提供参考。
05 结论与展望
实验结论总结
实验验证了马吕斯定律的正确性,即在单色光的干涉和衍射实验中,通过改变光的 入射角,可以观察到光强度的变化,且变化规律符合马吕斯定律的预测。
实验结果还表明,马吕斯定律适用于不同波长的单色光,说明该定律具有普适性。
基于光敏电阻和单片机的“马吕斯定律”自动测量系统
0 引言马吕斯定律用于验证光的横波性,是偏振光学中的重要内容。
实验室中,激光通过起偏器后获得线偏振光,再经过检偏器;通过调节检偏器的角度,可以得到对应角度的光强。
一般利用硅光电池配合检流计法验证马吕斯定律。
但现有装置在进行马吕斯验证实验时有一定的局限性:(1)需要手动调节检偏器,在调节检偏器角度时有一定的误差;(2)硅光电池和检流计测量时精度有限;(3)需要在暗光条件下进行。
近年来,研究人员对该传统装置进行了各种改进。
尹真等人利用CCD 及相关软件直接测量/显示光强[1];王建中等人利用PASCO 传感器和数据采集卡实现了相对光强和检偏器旋转角度的自动完成[2-3];蔡建乐等人利用光强分布测试仪实现了极小角度变化时对应的光强测量[4];杨胡江等人利用的Android 手机光强传感器和Arduino uno 单片机、步进电机等,提高了测量效率[5];喻秋山等人利用双PIN 光电二极管和STM32F103微处理器实现了光强数据的采集、处理和输出[6]。
本文对传统的实验系统进行改进,采用光敏电阻和STC-89C516RD51单片机,同时利用28BYJ-48步进电机和同步带,开发了基于光敏电阻和STC89C516RD51单片机的“马吕斯定律验证”自动测量系统。
该系统实现了检偏器的小角度自动定向旋转,以及数据的测量和显示,提高了实验操作的效率和测量数据的准确性。
1 马吕斯定律光的偏振是指光的振动方向在传播方向上的不对称现象。
如图1所示,利用偏振片P a (起偏器)将激光调制为线偏振光,当线偏振光再次透过作为理想检偏器的偏振片P b 时:(1)如果检偏器与起偏器透光轴互相平行,透过的偏振光光强不变;(2)当二者透光轴相互垂直时,透射光完全不能通过,光强为零;(3)一般情况下,两个平行放置的偏振片的透光轴互成θ角,透射光强和θ有关。
假设入射到检偏器上的光强为I 0,则透射出来的光强为 I=I 0×cos 2θ实验室中,马吕斯实验装置如图2所示。
马吕斯定律实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除马吕斯定律实验报告篇一:偏振光实验报告实验报告姓名:高阳班级:F0703028学号:5070309013同组姓名:王雪峰实验日期:20XX-3-3指导老师:助教10实验成绩:批阅日期:偏振光学实验【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(见图1)。
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(见图2)。
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。
)。
偏振器件即可以用来使自然光变为平面偏振光——起偏,也可以用来鉴别线偏振光、自然光和部分偏振光——检偏。
用作起偏的偏振片叫做起偏器,用作检偏的偏振器件叫做检偏器。
实际上,起偏器和检偏器是通用的。
3.马吕斯定律设两偏振片的透振方向之间的夹角为α,透过起偏器的线偏振光振幅为A0,则透过检偏器的线偏振光的振幅为A,A=A0cosɑ,强度I=A,I=A0cosɑ=I20222cosɑ=cosɑ式中I0为进入检偏器前(检偏器无吸收时)线偏振光的强度。
22这就是1809年马吕斯在实验中发现的,所以称马吕斯定律。
实验:光偏振与马吕斯定律-实验报告
实验: 光偏振与马吕斯定律一.实验目的1.观察光的偏振现象。
2.验证马吕斯定律。
二.实验原理偏振光定义:偏振光是指光矢量的振动方向不变,或具有某种规则地变化的光波。
分类:1.自然光:光矢量具有轴对称性、均匀分布、各方向振动 的振幅相同; 2. 部分偏振光 含有各种振动方向的光矢量,但光振动在某一方向更显著; 3. 完全偏振光:线偏振光:光矢量端点的轨迹为直线; 椭圆偏振光:光矢量端点的轨迹为一椭圆; 圆偏振光:光矢量端点的轨迹为一圆。
马吕斯定律:光强0I 的线偏振光,透过检偏器以后,透射光光强为I=α20cos I ,α是线偏振光的光振动方向与检偏器透振方向间的夹角。
三.实验主要步骤或操作要点实验装置:电脑液晶屏,手机(Phyphox-光强),偏振片(偏光镜,3d 眼镜等),量角器(或者手机Phyphox-斜面)。
实验步骤 :1.将手机竖直放置在液晶屏前; 2. 打开Phyphox-光模式;3. 将偏光片放置在手机光传感器前;4. 旋转特定角度,记录光强变化和角度(第二个手机Phyphox-斜面 测量角度);5. 处理数据。
注意事项:角度要准确测量;背景光的影响;测量光路要等高同轴。
实验安全:禁用大功率激光笔 !实验中禁止将激光聚焦 ! 做好激光防护,既要保护自己,也要避免误伤他 人 ! 严禁用眼睛直视激光束,以免造成视网膜损伤。
四.实验数据在0-180 范围内取不同的α(实际上0-90也可以进行验证,但是为了防止偏振片薄厚不均和对光源的反射率不同,采用0-180进行验证),计算α2cos 并记下对应的光强I 。
量角器的分度值为1。
五.数据处理在上述表格基础上计算α2cos ,绘制I-α2cos 图像,并计算I 与α2cos 的线性相关系数。
用Excel 作图像如下:由I-α2cos 图像可知,I 与α2cos 近似成线性关系,斜率0I =1471.1lux ,相关系数R 2=0.9995,线性相关指数接近1。
CCD测试系统在光学实验中的应用
冲信号源产生主时钟脉冲, 脉冲经可 编程逻辑器件产生 四 此 路驱动脉冲,在这 四路驱动脉冲 的作 用下 ,T D2 6输出二 C 10 路信号,将此输 出信号再送到放大器进行差分放大,用控 制 脉 冲作 为行 同步 ,得到 C D C 输出信号 。
马 吕斯 定律实验进行 了研究 ,用 C D j C 系统 对椭 圆偏 振光 实
Ke wo d : o p t r; C D;S i D f r c i n E p r m n v rs Cm u e C l t if a to xe ie t
0 引 言
CD C 系统 由光路部分 、C D C 及驱动 电路系统 、a D转换、 i
微机处理系统 等组成,如图一所示。
验 进行 了探索 ,对光学实验引入 C D 】 C 系统 进行 了教学 分析
】
,
运 用 CD C 作为光电转换器件,改变 了传统实验 中测量光
AD / 转换卡是计算机与外部世界联系 的重要接 口,它将 模 拟等信 皂转变成计算机 能接 受的数字信息。 了定量分析 为 线阵 C D输出信号 的幅值 ,需要对 C D 出信号进行 -D采 C C输 V
集 。本 系统 采用 了 C D C 专用的 A D / 数据 采集卡 ,此卡 能直 接
强所带 来的不足。 在传统实验实 际测量光强时会受到杂散光 的干扰, 高灵敏度 的光 电灵敏 电流计在使用 中如有微小振动 或倾斜,就会造成光标 的移 动,使测量值不稳定,而 且不 能
马吕斯定律实验报告
马吕斯定律实验报告一、实验目的本实验旨在验证马吕斯定律,即通过研究线偏振光通过检偏器后的光强变化规律,深入理解光的偏振特性。
二、实验原理马吕斯定律描述了线偏振光通过检偏器后的光强与入射光强以及检偏器透光轴与入射光偏振方向夹角之间的关系。
设入射光强为$I_0$,通过检偏器后的光强为$I$,检偏器透光轴与入射光偏振方向的夹角为$\theta$,则马吕斯定律的表达式为:$I = I_0 \cos^2\theta$。
三、实验仪器1、光源:提供线偏振光的激光光源。
2、起偏器:用于产生线偏振光。
3、检偏器:可旋转以改变透光轴方向。
4、光功率计:用于测量光强。
四、实验步骤1、打开激光光源,使其稳定工作。
2、调整起偏器,使其产生线偏振光。
3、将检偏器置于起偏器后,使两者透光轴平行,此时光功率计读数最大,记录为$I_0$。
4、以一定的角度间隔(如 10°)旋转检偏器,记录相应的光功率计读数$I$。
5、重复测量多次,以减小误差。
五、实验数据及处理|旋转角度$\theta$(°)|光强$I$(mW)||::|::|| 0 | 500 || 10 | 470 || 20 | 385 || 30 | 250 || 40 | 125 || 50 | 060 || 60 | 025 || 70 | 010 || 80 | 005 || 90 | 000 |根据实验数据,以角度$\theta$为横坐标,光强$I$为纵坐标,绘制出光强随角度变化的曲线。
然后,根据马吕斯定律$I = I_0 \cos^2\theta$,计算理论光强值,并与实验测量值进行比较。
六、实验结果分析通过实验数据和曲线可以看出,随着检偏器旋转角度的增大,光强逐渐减小,且呈现出余弦平方的变化规律,与马吕斯定律相符。
然而,实验中仍存在一定的误差。
误差来源可能包括:仪器精度的限制、实验环境中的杂散光干扰、操作过程中的旋转角度不准确等。
七、实验注意事项1、实验过程中应避免光源、起偏器和检偏器的位置发生变动,以免影响实验结果。
验证马吕斯定律实验报告
验证马吕斯定律实验报告验证马吕斯定律实验报告马吕斯定律是物理学中的一个重要定律,它描述了电流通过导体时所产生的热量与电阻、电流强度和时间的关系。
在本次实验中,我们将验证马吕斯定律,并探究其应用于电路中的意义。
实验材料和仪器:1. 导线:使用同一种材料和规格的导线,以保证实验的准确性。
2. 电流表和电压表:用于测量电流强度和电压。
3. 电源:提供电流。
4. 电阻丝:用于产生电阻。
实验步骤:1. 准备工作:将实验所需材料和仪器摆放整齐,确保电源和仪器的连接正确。
2. 测量电阻:使用万用表测量电阻丝的电阻值,并记录下来。
3. 搭建电路:将电源、电阻丝和电流表连接成一个闭合电路。
4. 测量电流和电压:打开电源,调节电流强度,并使用电流表和电压表测量电流强度和电压的数值。
5. 记录数据:记录下不同电流强度下的电阻丝的温度变化,并计算出所产生的热量。
实验结果:通过实验数据的记录和计算,我们得到了以下结果:1. 马吕斯定律的验证:根据马吕斯定律,电流通过导体时所产生的热量与电阻、电流强度和时间的乘积成正比。
通过实验数据的分析,我们发现电流强度越大,电阻丝的温度变化越大,产生的热量也越多。
这与马吕斯定律的描述相符合,验证了该定律的准确性。
2. 应用意义:马吕斯定律在电路设计和电子设备的使用中有着重要的应用。
通过控制电流强度和电阻的数值,我们可以合理地设计电路,确保电子设备的正常工作,并避免因过大的电流而引起的热量过高的问题。
此外,马吕斯定律还为电阻的选择和电路的优化提供了理论依据。
3. 实验误差的分析:在实验过程中,可能存在一些误差,例如电流表和电压表的测量误差、电阻丝的材料特性等。
为了减小误差,我们可以进行多次实验,取平均值,并对实验数据进行统计分析。
结论:通过本次实验,我们成功验证了马吕斯定律,并探究了其在电路中的应用意义。
马吕斯定律的准确性为电路设计和电子设备的正常运行提供了重要的理论基础。
在今后的学习和实践中,我们将进一步深入研究马吕斯定律,并将其应用于实际问题的解决中。
南京信息工程大学物理实验报告电子模板验证马吕斯定律
南京信息工程大学物理实验报告实验名称__________ 验证马吕斯定律实验日期_年_月_日得分:_________________________ —院(系)_专业2019年级班姓名________ 学号—指导教师 _____________目录实验目的 (1)实验仪器 (1)实验原理 (1)实验步骤 (3)实验数据表格及数据处理 (4)实验结果及讨论 (6)附:实验原始数据记录 (7)物理实验教学中心实验名称 验证马吕斯定律实验日期:2020年_月_日实验目的: 1. 观察光的偏振现象,了解光偏振的基本规律2. 测量偏振光光企,验证马吕斯定律实验仪器:半导体激光器一个,起偏器、检偏器各一个,光功率探头一个,光功率计 —个,手持照明灯一个,光学导轨一套实验原理:1. 偏振光的基本概念根据麦克斯韦的电礁场理论,光是一种电礁波。
光的传播就是电场强 度E 和濮场强度B 以横波的形式传播的过程。
鉴于在光和物质的相互作用 过程中主要是光波中的电矢量起作用,所以人们总是以电矢量E 作为光波 中振动矢量的代表把E 的振动称为光振动,E 与光波传播方向之间组成的 平面叫振动面。
光在传播过程中,光振动始终在某一确定方向的光称为线 偏振光,简称偏振光(见图1a )。
普通光源发射的光不显现偏振的性质, 称为自然光(如图1b )。
还有一种光线,光矢量在来个特定方向上出现的 光(如图1c )。
自然光、平而偏振光的表示方 图2 o +H+H4 •传躍方向光攥动在纸面內昭鱷光 | 十「| 十「倍鬲传猪方向 自撚光 光嫌动丢宜于銀面的线價揭光固2自然光与平面備祭光住椽尢丸掾动分霜的图示 2. 利用偏振片起偏和检偏马吕斯定律将自然光变成偏振光的过程称为起偏,起偏的装置称为起偏器。
鉴别 光的偏振状态的过程称为检偏,所用装置称为检偏器。
检偏器与起偏器是概率比较大,法 图1 免域从抵而内缶克 列出时•須撮尢、自念丸和綁分互相通用的。
验证马吕斯定律实验报告
验证马吕斯定律实验报告验证马吕斯定律的物理实验,数据大偏差,这误差怎么分析再加上一个偏振片,必须多使用一次马吕斯定律计算,光强乘以cos夹角的平方。
比如,原本两个正交的偏振片是不能通过自然光的,但是如果中间再以一定角度插入第三个偏振片,就有可能有光通过。
当插入的偏振片和另外两片偏振片的偏振化方向夹角为45度时,出射光最强,为入射自然光强的1/8。
如果,夹角为0或者180度,出射光强为零。
所以,如果把插入的偏振片转动一周,出射光会有光的明亮和相消现象。
光强在0到1/8之间变化。
马吕斯定律指出bai,光线束在各向du同性的均匀介质中传播时zhi,始终保持着与波面的正dao交性,并且入射波面与出射波面对应点之间的光程均为定值。
公式1808年,马吕斯经实验指出,强度为Io的线偏振光,透过检偏片后,透射光的强度(不考虑吸收)为:I=Io(cos α)^2其中, α是入射线偏振光的光振动方向和偏振片偏振化方向之间的夹角。
一束光强为Io的线偏振光,透过检偏器以后,透射光的光强为I=Io(cos α)^ 2 。
式中α是线偏振光的光振动方向与检偏器透振方向间的夹角,该式称为马吕斯定律。
在光路中放入偏振片P1 作为起偏器,获得振动方向与P1透振方向一致的线偏振光,线偏振光的强度为入射自然光强度的一半。
在光路中放入偏振片P2 ,作为检偏器,其透振方向P2与P1 夹角为,透过P2的光振幅:E=Eo(cos α),光强:I=Io(cos α)^2 , 这就是马吕斯定律。
当α=0°或180°时,I=Io ,透射光最强。
当α=90°或270°时,I=0,透射光强为零。
当为其它值时,光强介于0 和Io之间。
简单原理:两偏振片的透振方向之间夹角为α,透过起偏器的偏振光振幅为Ao,则透过检偏器的振幅为A,则A=Ao cosα因为探测器检测到的是光强,光强为I=A^2可得I=(Aocos α)^2=Io(cos α)^2。
验证马吕斯定律
通过实验测量,我们发现实验结果与马吕斯定律的预测值相符,这表明马吕斯定律在我们的实验条件 下是成立的。
验证实验的重要性
验证实验是科学研究中不可或缺的一环,它有助于确认理论的正确性和可靠性,为进一步的研究和应 用提供支持。
对实验的反思与改进建议实验作细节的反思在实验过程中,我们注意到了一些操作细节可能影响实验结果的准确性,例如光源的稳 定性、光路的调整等。在未来的实验中,我们需要更加注重这些细节,以提高实验的精
验证马吕斯定律对于理解光的偏振性质以及偏振光学在实际应用中的重要性具有重 要意义。
实验目的
01 02 03
通过实验验证马吕斯定律的正确性 。
了解并掌握偏振片对线偏振光的影 响。
学习并掌握测量光强的基本方法。
02
马吕斯定律概述
马吕斯定律定义
总结词
马吕斯定律是指在平面偏振光通过偏振片时,其偏振方向会发生旋转的现象。
深入研究马吕斯定律的本 质
尽管我们已经验证了马吕斯定律的正确性, 但对其本质和内在机制的理解仍需深入探讨 。未来的研究可以进一步探究马吕斯定律背 后的物理机制和数学描述,为理论研究和实
际应用提供更深入的理论支持。
THANKS
图表绘制
根据处理后的数据,绘制反射率和透 射率随角度变化的曲线图。
结果分析
数据分析
对比实验数据与马吕斯定律的理论值,分析误差 来源。
误差分析
分析实验过程中可能存在的误差,如设备精度、 环境因素等。
结论总结
根据实验结果和误差分析,得出验证马吕斯定律 的结论,总结实验意义和局限性。
06
结论与总结
验证马吕斯定律的正确性
旋转半波片
旋转半波片,观察并记录不同角度下 光强的变化。
马吕斯定律的验证
SUT SCHOOL OF SCIENCE马吕斯定律的验证——2010-2011年sut物理系光学自主实验何军2011马吕斯定律的验证目录马吕斯定律的验证 (1)前言: (3)实验目的: (3)实验原理: (4)1. 光的偏振 (4)2. 偏振片 (4)3. 马吕斯定律 (5)实验步骤: (6)数据记录与处理: (7)实验总结 (9)一、动手制作能力得到了提高 (9)二、失败原因的分析能力得到了提高 (10)前言:如果有人问你,光的本质是什么,也许你在高中时候就可以轻松回答这个问题——光是一种电磁波。
如果我再追问你,光是横波还是纵波,有什么现象作为依据,对于光这个生命中最为常见的东西,也许你也发蒙了。
其实,问答上面这个问题很简单。
答案也不是很神秘,而是我们经常听到一个光学现象——光的偏振。
所谓光的偏振,亦即光的波动方向对于传播方向的不对称性。
他是横波区别于纵波的一个最明显的标志,只有横波才有偏振现象。
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。
1809年,马吕斯在试验中发现了光的偏振现象。
在进一步研究光的简单折射中的偏振时,他发现光在折射时是部分偏振的。
因为惠更斯曾提出过光是一种纵波,而纵波不可能发生这样的偏振,这一发现成为了反对纵波说的有利证据。
本次试验意在验证马吕斯定律,进而对光的横波性质做更深入的了解。
实验目的:1.理解光的波动性及光的偏正现象;2.学习偏振光检偏实验中透光强度与偏振夹角的关系;3.验证马吕斯定律。
实验原理:1.光的偏振光是一种横波,亦即光的振动平面和传播方向垂直。
光在波动方向对于传播方向的不对称现象,我们称之为偏振。
天然光在各个方向都有波的振动,从传播方向看来就是一个圆形。
我们常说的偏振光通常指线偏振光,也就是说电场在某个指定方向上振动。
设电场振幅为A,则光强为2.偏振片可以使天然光变成偏振光的光学元件叫偏振片。
智能手机在验证马吕斯定律中减小误差研究
智能手机在验证马吕斯定律中减小误差研究
白彩艳;郝悦
【期刊名称】《晋中学院学报》
【年(卷),期】2022(39)3
【摘要】本研究利用智能手机、偏振片以及手动旋转镜架,改进马吕斯定律实验装置,解决了实验过程中偏振片退偏振、外界光线干扰以及两偏振片夹角测定不准确等问题,改进后的实验相对误差低,线性关系好,有效验证了马吕斯定律.
【总页数】3页(P56-58)
【作者】白彩艳;郝悦
【作者单位】晋中学院物理与电子工程系;中北大学理学院
【正文语种】中文
【中图分类】O571
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" 硅光电池#电流计装置与 $$% 测试系统 的比较
硅光电池0电流计装置主要是依据硅光电池受 光照射后,在其电极上产生电势差,通过微安电流表
显示电流值来验证马吕斯定律,因此它所测量的物
理量是电流表中显示的电流值,而不是光强!"这种 采用间接 测 量 电 流 值 的 大 小 来 反 映 光 强 变 化 的 方
法,其测量精确度将受到两方面的影响:&)硅光电 池的漏电流和背景杂散光等干扰;!)入射到硅光电 池上的光强稍有变化,就会造成电流计指针左右摆
动,难以读数,从而影响测量精确度"而用 112 测试 系统,它测量的物理量是直接接收到的光强! 值, 不存在漏电流问题,另外背景杂散光及入射光强的
微小变化对 112接收光强也无影响,因为从图+中 可以看到,112 接收的 光 强 是 衍 射 条 纹 的 主 极 大 光 强!4;#$%!$"%;修回日期:!""&$"#$!’
基金项目:万江方西省数教据育厅教学改革研究基金资助项目("#()"*"+)
作者简介:尹真( %*&’—),男,江西赣州人,赣南师范学院物理与电子信息科学系副教授,主要从事物理教学研究,
第#*期
尹 真:用 $$%测试系统验证马吕斯定律实验
$ 在!4*时开始测量,从坐标网格上读出相 对光强! 的峰值!*,然后测出!417,#*7,…,8*7时 对应的! 值"
!)用 $$%验证马吕斯定律的数据记录及处理 表#中的! 值分 别 为!417,#*7,…,8*7时 从 $$%采集的光强峰值,对应的563!! 值也列在表# 中"把563!! 值作为横坐标,从 $$% 采集的光强峰 值! 作为纵坐标,描点作出图.,即为实验所得的结 果"根据马吕斯定律!4!*563!!,式中!*应为!4* 时从坐标网格上读出的相对光强值,从表#中可知 !*48"1"将!* 值代入马吕斯定律中,可算出!417, #*7,…,8*7时! 的理论值,与实验值对比可以看出,
用CCD测试系统验证马吕斯定律实验
作者: 作者单位: 刊名:
英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数:
尹真, YIN Zhen 赣南师范学院,物理与电子信息科学系,江西,赣州,341000
大学物理 COLLEGE PHYSICS 2005,24(10) 8次
参考文献(4条) 1.杨述武 普通物理实验 2000 2.傅绍银.王明东 大学物理实验 2000 3.庞长富 CCD摄像机用于测量中存在的问题及解决方法 1996(02) 4.王庆有 CCD应用技术 2000
另一方面,当用硅光电池0电流计装置做实验 时,当起偏器与检偏器透光方向相互垂直时,为消光
状态,这时微安电流表中的指针指向零,当起偏器与
检偏器透光方向角度变化时,将有光照射在硅光电
池上,角度增大时,光照射在硅光电池上的强度也增
大,这时微安电流表中的指针指向也增大,即电流值
增大,由于硅光电池0电流计测试系统存在上述的 缺陷,当偏转角度小于&)/时,实验产生的电流值有 时会反而 减 小,这 与 理 论 相 矛 盾,也 影 响 测 量 精 确
变!个偏振片的夹角! 来改变光强!,从而观测主 极大峰值的变化,得出各夹角! 与不同的主极大峰 值! 的一一对应关系,从而得到起偏器与检偏器的 夹角! 与相对光强! 的关系,以验证!4!*563!!"
!"& 实验方法 #)操作方法 ! 调准直"光线与光具座的准直,标志物在光
具座上平移时,激光应打在标志物的同一点上,视偏
# 实验部分
#$# 实验仪器 实验仪器装置由 ../驱动器、采集卡、计算机、
激光器、偏振片!片、中性灰%片、扩束器%个、凸透 镜%面、可调单缝%个组成,如图!所示,
图!中可调单缝起着准确接收主极大光强! 的 作用,根据马 吕 斯 定 律,一 束 强 度 为 !" 的 线 偏 振 光 通过检偏器后的强度为!,这束光再通过扩束器、凸 透镜,经过可调单缝进入 ../ 接收器,把可调单缝 的透光方向调整到与接收器的感光线隙垂直是较重
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[!] 傅绍银,王明东"大学物理实验[3]"北京:军谊出版 社,!)))".,"-&"
[+] 庞长富等"112摄像机用于测量中存在的问题及解决 方法[4]"光学技术,&’’.(!):(","
[*] 王庆有"112 应用技术[3]"天津:天津大学出版社, !)))"&!-"&!’"
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在测量界面上每隔#3,计算机在“衍射条纹相 对光强分布图”及“衍射条纹”图上,报告 $$% 表面 接收到的光信号情况"按屏幕上的提示调节光路,并 观察屏幕上的波形图,直到屏幕上显示的衍射花样 对称、清晰"在调节过程中,往往会因光强过大而使 观测到的波形出现严重失真,因此要求实验者仔细 调节偏振万片方组数或据中性灰,使光强适中"实验时通过改
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大学物理
第!*卷
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图!
收到的光信号就会有次极大“光刺”光强产生的不准 确的数据,从而影响实验结果" !"# $$%系统的使用方法
#)硬件连接 ! 将插卡($$% 数据采集卡)插入计算机中的 &’( 总线插槽(本插卡占用地址为)**+)" " 同轴电缆线两端,-$插头分别连接到插卡 和 $$%驱动器上,插卡上共有.个 ,-$插头,本实 验用第一个(即离 /0.1插座最远的一个)" # 将 /0.1电缆的一端插头插入插卡的 /0.1 插座中,另一端为外接端子台(有2个端子),其#、! 两脚分别与一个带有航空插头(该航空插头与 $$% 相连)的信号线的红线与黑线相接" $ 在光具座上的合适位置固 定 好 $$% 驱 动 器,使其能接收到透射单缝的激光束" !)软件使用 该实验软件系统包括:主界面、数据输入界面、 测量界面、测量结果界面和实验报告界面五部分,图 )为测量界面"
!8!"79:!! !"是激光器 4发出的光强,! 是起偏器 5%与检偏器 5!之间的夹角,实验时改变 5%与 5!之间的夹角,从 灵敏电流计上读出相对应的值来,就可验证马吕斯 定律,在上述实验中,硅光电池测光强法验证马吕斯 定律是采用间接测量电流值的大小来反映光强的变 化,由于受到电流表灵敏度及光电转换过程的影响, 这种方法的精确度往往较低,加之电流计指针左右 摆动,难以读数,更加大了其误差,目前,计算机等现 代化教学手段已广泛应用于教学、实验中,许多传统 的实验装置被改造[!],尤其是随着光电子技术的发 展,涌现出很多特 种 光 电 器 件,../(7;<=>?79@AB? C?DE7?:)电荷耦合器即为一种新型光电器件,由于它
的光强分布曲线,可将其应用于微小量测量,从而获 得很高的测量精度[#],本文利用计算机系统代替硅 光电池,在计算机系统中采用 ../及相关软件直接 测量光强,通过电脑显示出相对光强,既直观准确,
又可以大大提高实验的精度,
硅光电池是用半导体材料硅制成的光电探测 器,受光照以后,在半导体材料的收光面与背光面之 间的电极上产生电势差,若将灵敏电流计与硅光电 池连接,则在回路中产生光电流,从灵敏电流计上可 显示光电流值的大小,根据马吕斯定律[%]
移情况调整激光器;感光器件($$%)面应与激光束 垂直,调整感光器件($$%)使激光经 $$% 面的反射 光与原光束重合"
" 调整好光路后,使起偏器与检偏器平行,即 透过的光强不削弱,调节中性灰使计算机上显示的
光强主极大恰好不失真" # 从显示的曲线图上可以看到,除主峰外还有
较多的“光刺”,而在验证!4!*563!! 关系时,只需 知道主极大的相对光强! 随偏振片夹角! 的变化关 系,于是我们在实验中把单缝的缝面调整到与 $$% 接收器的接收面垂直"它们有一个交点,这样便得到 该交点的相对光强!,而消去了“光刺”的影响"当改 变偏振片夹角! 时,这个相对光强的峰值! 也随之 上下变化"