验证马吕斯定律实验报告

马吕斯定律：

马吕斯指出：强度为I(Ο)的线偏振光，透过检偏片后，透射光的强度（不考虑吸收）为I=I(Ο)cos²θ。(θ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。)

马吕斯定律指出，光线束在各向同性的均匀介质中传播时，始终保持着与波面的正交性，并且入射波面与出射波面对应点之间的光程均为定值。

原理

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。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。

由起偏器产生的偏振光在通过检偏器之后，如图，OM表示起偏器的偏振化方向，ON表示检偏器的偏振化方向，它们的夹角为α。自然光透过起偏器后成为沿OM方向的线偏振光，设其振幅为E0，而检偏器只允许它沿ON方向的分量通过，所以从检偏器透出的光的振幅为

E=E0cosα

由此可知，若入射检偏器的光强为I0，则检偏器射出的光强与原光强及偏振器角度存在一定关系。

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=Aocosα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

相关例题

两个偏振片紧靠在一起，将它们放在一盏灯的前面以至没有光通过，如果将其中的一片旋转180°，在旋转的过程中，将会产生什么现象呢？

解答：透过偏振片的光强先增强，然后又减小为零。

再问：平行时最强，90°时无光，那么30°呢，60°呢，除了平行和垂直情况以外，其他偏角时刻透过的光强情况又如何呢？

根据马吕斯定理30°的时候：I =四分之三I0

60°的时候：I = 四分之一I0

验证实验：

马吕斯定律指线偏振光矢量振动方向与检偏器的透光轴方向夹角为θ时, 透过检偏器的光强I 满足公式:

I = I0 cos^2 θ( 1)

起偏器P a 产生一线偏振光, 强度为I0, 其透振方向为MM',通过检偏器P b 后, 按照马吕斯定律其透射光强为I = I0 cos^2 θ。为了定量地检测透射光强的大小, 在P b 后放一光电池, 根据光电池的输出电流i与透射光强大小I 成正比的关系, 可知光电池输出电流为

i = kI ( 2)

由( 1)、( 2) 易知

i = i0 cos^2 θ ( 3)

其中i0 = kI0。因此, 光电池的输出电流i与偏振片的透振方向夹角θ为余弦平方关系。