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α2

cos 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α2

cos ，绘制I-α2

cos 图像，并计算I 与α2

cos 的线性相关系数。 用Excel 作图像如下：

由I-α2

cos 图像可知，I 与α2

cos 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。 六．实验结论及现象分析

由I-α2

cos 图像可知，I 与α2

cos 近似成线性关系，斜率0I =0I =1471.1lux ，相关系数R 2=0.9995，线性相关指数接近1。

由于手机Phyphox 应用采集和测量光强是在前置镜头处，而偏振片在前置镜头处难以完全被偏振片遮挡住，所以可能造成漏光，而外界的光强会有变化，这也是测量光强的主要误差所在。同样，因为环境较暗，量角器读数时也存在误差， 七．讨论问题

观察生活中常见光源，判断偏振类型，比如灯光、 反射光、手机液晶屏等。 由本实验报告所附视频可知，手机液晶屏所发出的光是线偏振光。灯光和阳光的反射光经过验证都是自然光。

八．对本实验的意见、建议、感想和体会

1、由于马吕斯定律涉及与光强有关的物理量，由光度学的知识可知，光强I 与光的能量有关，因此，近似于点光源的激光笔在本实验中并不适用，在本实验中，由于本身激光笔功率较低（在毫瓦级别），难以明显观察出光强的变化，最好采用浴霸、强光手电或台灯等高功率面光源进行实验。

2、由于偏振片和液晶显示器本身难以确定偏振方向，所以建议在本实验中将液晶显示器换作一组起偏器与检偏器。根据其上所标注的角度来测量更容易验证马吕斯定律。

附图：实验器材与实验照片：（附件有视频） 光强随角度的周期性变化：

实验器材：