马吕斯定律的验证

马吕斯定律的验证——2010-2011年sut

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。

偏振片对入射光具有遮蔽和透过的功能，可使纵向光或横向光一种透过，一种遮蔽。它是由偏振膜、内保护膜、压敏胶层及外保护膜层压而成的复合材料。有黑白和彩色二类，按应用又可分成透射、透反射及反透射三类。一般用高分子化合物聚乙烯醇

薄膜作为基片，再浸染具有强烈二向色性的碘，经硼酸水溶液还原稳定后，再将其单向拉伸4~5倍制成。拉伸后，碘分子则整齐地被吸附在排列在该薄膜上面，具有起偏或检偏性能。

自然光抑或偏振光，照射到偏振片上面，只有在偏振方向的电场才能通过，其余都被遮蔽了。

3.马吕斯定律

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A，则透过检偏器

的振幅为，则

因为探测器检测到的是光强，光强为

可得

易知，当α=0，亦即起偏方向和检偏方向相同时，I取得最大值；当，亦即起偏方向和检偏方向正交时，,线偏振光发生消光显现，这也是线偏振光区别与部分偏振光的一个特性。

实验步骤：

1.搭建实验平台，固定激光发生器。

2.调整光路。

3.确定基准角。

旋转偏振镜，当接收光功率为0是，记录此刻镜片方位。

4.均匀旋转偏振镜，记录旋转角和相应光功率。

以作为间隔角度，记录角度和光功率的关系。

数据记录与处理：

记录

1.并没有发现消光现象，亦即未能找到基点角。

2.即时变化偏振角，光功率值不变。

分析处理过程

一、假设偏振镜故障，更换偏振镜，重复前期实验步骤。

得到实验数据相同，排除偏振片故障问题。

二、假设接收器故障，如图，作对比试验。

首先光源直接照射接收器，记录光功率值；然后使用直尺完全挡住光线，记录光功率值。

由现象得出，光功率计接收器发生故障。

实验总结

本次实验，由于器材原因，未能得到实验结果。但是在实验过程中，我仍然受益匪浅。

一、动手制作能力得到了提高

实验过程中，固定光源始终是个难以操作的问题。我利用老师提供的载物器，使用了一些简单废品拼接了一个可以调节高度、角度、随用随装的激光夹持装置。

如下图

二、失败原因的分析能力得到了提高

本次实验没能得到预期数据，但是再出现的问题的时候，本着严谨求实的态度，我记录下了失败数据，而非编造理想数据。

在实验数据错误的情况下，认真分析原因，最终找到实验失败原因。

这次实验虽然失败了，但是对我以后的学习研究将起到深刻的影

响。