试验三十偏振光的观测与研究

偏振光的观测和检验偏振光是指光的传播方向束缚在某一特定平面内的光，可以通过偏振片对光进行检验和观测。

以下是关于偏振光观测和检验的一些基本知识。

1. 偏振片的作用偏振片是一种特殊的光学器件，可以选择性地减弱或完全消除光的某些振动方向，只让特定方向的偏振光通过。

偏振片的作用是将非偏振光转化为偏振光，或者通过选择不同的偏振方向来筛选不同方向的偏振光，从而进行具体的观测和检验。

2. 角度旋转的测量在光学领域中，测量偏振光在垂直方向上的强度是很常见的。

但是有时我们需要测量偏振光在水平方向上的强度，这时候就需要用到角度旋转测量法。

这种测量方法利用的是偏振片的旋转特性，将偏振片旋转一个角度，可以使通过的光线方向发生变化。

通过旋转偏振片来测量光线在水平方向上的强度，可以得到它的角度旋转值。

3. 等位线的观测等位线是偏振光在特定条件下传播所呈现出的特殊图像，是观测偏振光的一个重要指标。

在实验中，可以使用偏振片和波片的组合来观测等位线。

当两个偏振器的方向相互垂直时，透射光线几乎完全被阻挡，在透射光线中观测不到等位线。

当两个偏振器的方向想同或相差180度时，则可以观察到等位线的出现。

偏振光广泛应用于光学仪器、光学材料、地震勘探、无线通信等领域。

例如，在液晶显示屏中，偏振片可以用来控制光的透射和反射，实现颜色和亮度的调节。

在地震勘探领域，利用偏振光可以将地下结构的细微变化转换为可测量的电磁信号，从而更精确地探测地下构造。

在无线通信中，利用偏振光可以实现信息传输的増容、降低导波干扰、提高抗干扰能力等效果。

总之，偏振光的观测和检验是光学领域中的重要研究方向，具有广泛的应用价值。

随着科学技术的不断发展，未来偏振光技术有望在更多领域得到应用，为我们的生活带来更多便利。

实验3.8 偏振光的观测与研究偏振光的理论意义和价值是, 证明了光是横波。

同时, 偏振光在很多技术领域得到了广泛的应用。

如偏振现象应用在摄影技术中可大大减小反射光的影响, 利用电光效应制作电光开关等。

【实验目的】1．经过观察光的偏振现象, 加深对光波传播规律的认识。

2．掌握偏振光的产生和检验方法。

3．观察布儒斯特角及测定玻璃折射率。

4．观测圆偏振光和椭圆偏振光。

【实验仪器】光具座、激光器、光点检流计、起偏器、检偏器、1/4波片、1/2波片、光电转换装置、观测布儒斯特角装置、带小孔光屏、钠光灯。

【实验原理】按照光的电磁理论, 光波就是电磁波, 电磁波是横波, 因此光波也是横波。

在大多数情况下, 电磁辐射同物质相互作用时, 起主要作用的是电场, 因此常以电矢量作为光波的振动矢量。

其振动方向相对于传播方向的一种空间取向称为偏振, 光的这种偏振现象是横波的特征。

根据偏振的概念, 如果电矢量的振动只限于某一确定方向的光, 称为平面偏振光, 亦称线偏振光; 如果电矢量随时间作有规律的变化, 其末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹呈椭圆( 或圆) , 这样的光称为椭圆偏振光( 或圆偏振光) ; 若电矢量的取向与大小都随时间作无规则变化, 各方向的取向率相同, 称为自然光, 如图3-26所示; 若电矢量在某一确定的方向上最强, 且各向的电振动无固定相位关系, 则称为偏振光。

1．获得偏振光的方法( 1) 非金属镜面的反射, 当自然光从空气照射在折射率为n 的非金属镜面( 如玻璃、 水等) 上, 反射光与折射光都将成为部分偏振光。

当入射角增大到某一特定值φ0时, 镜面反射光成为完全偏振光, 其振动面垂直于射面, 这时入射角φ称为布儒斯特角, 也称起偏振角, 由布儒斯特定律得:0tan n φ= ( 3-51) 其中, n 为折射率。

( 2) 多层玻璃片的折射, 当自然光以布儒斯特角入射到叠在一起的多层平行玻璃片上时, 经过多次反射后透过的光就近似于线偏振光, 其振动在入射面内。

【实验目的】1．观察光的偏振现象，加深对偏振光的理解．2．掌握产生和检验偏振光的原理和方法．3．观察光的旋光现象，学习用旋光仪测定糖溶液的浓度。

【实验仪器】氦氖激光器，偏振片(或尼科耳棱镜)，半波片，1／4波片，硅光电池，灵敏电流计，减光板，玻璃片．【实验原理】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．实际上，能产生偏振光的器件，同样可用作检偏器．1．平面偏振光的产生(1)由反射和折射产生偏振自然光在透明介质(如玻璃)上反射或折射时，其反射光和折射光为部分偏振光．当入射角为布儒斯特角(即：入射角满足，为透明介质折射率)时反射光接近于完全偏振光，其偏振面垂直于入射面．(2)由二向色性晶体的选择吸收产生偏振有些晶体(如电气右、人造偏振片)对两个相互垂直振动的电矢量具有不同的吸收本领，称为二向色性．当自然光通过二向色性晶体时，其中一部分的振动几乎被完全吸收，而另一部分的振动几乎没有损失，因此，透射光就成为平面偏振光．利用偏振片可以获得截面较宽的偏振光束，而且造价低廉，使用方便．但偏振片的缺点是有颜色，光透过率稍低．(3)由晶体双折射产生偏振当自然光入射于某些各向异性晶体时，在晶体内折射后分解为两束平面偏振光(o 光、e光)，并以不同的速度在晶体内传播，可用某一方法使两束光分开，除去其中一束，剩余的一束就是平面偏振光．尼科耳(Nicol)棱镜是这类元件之一．它由两块经特殊切割的方解石晶体，用加拿大树胶粘合而成．偏振面平行于晶体的主截面的偏振光可以透过尼科耳棱镜，垂直于主截面的偏振光在胶层上发生全反射而被除掉．2．圆偏振光和椭圆偏振光的产生如图1所示，当振幅为A的平面偏振光垂直入射到表面平行于光轴的双折射晶片时，若振动方向与晶片光轴的夹角为，则在晶片表面上o光和e光的振幅分别为和，它们的位相相同．在晶片中，o光与e光传播方向相同，由于传播速度不同，经过厚度为d的晶片后，o光与e光之间将产生位相差：其中表示光在真空中的波长，和分别为晶体中o光与e光的折射率．图1(1)如果晶片的厚度使产生的位相差，这样的晶片称为1／4波片．平面偏振光通过1／4波片后，透射光一般是椭圆偏振光，当时，则为圆偏振光；当和时，椭圆偏振光退化为平面偏振光．换言之，1／4波片可将平面偏振光变成椭圆或圆偏振光，也可将椭圆与圆偏振光变成平面偏振光．(2)如果晶片的厚度使产生的位相差，这样的晶片称为半波片．若入射平面偏振光的振动面与半波片光轴的夹角为，则通过半波片后的光仍为平面偏振光，但其振动面相对入射光的振动面转过角．3．平面偏振光通过检偏器后光强的变化强度为的平面偏振光通过检偏器后的光强为其中为平面偏振光偏振面和检偏器主截面的夹角，上述关系称为马吕斯(Malus)定律，它表示改变角可以改变透过检偏器的光强．当起偏器和检偏器的取向使得通过的光量最大时，称它们为平行(此时)．当两者的取向使得系统射出的光量最小时，称它们为正交(此时)．4．单色平面偏振光的干涉如图2(a)所示，一束自然光经起偏器(尼科耳棱镜或偏振片)N1后，变成振幅为A的平面偏振光，再通过晶片K射到检偏器N2上．图2(b)表示透过N2迎着光线观察到的振动情况，其中、及分别表示起偏器的主截面、检偏器的主截面和晶片的光轴在同一平面上的投影，和分别为N1、N2的主截面与晶片的光轴的夹角．从晶片透过的两平面偏振光的振幅分别为：它们的位相差为．穿过N2后，只存在振动平面平行于N2主截面的分量和，其大小为可见这两束光是同频率、不等振幅、振动平面在同一平面内的相干光．因此，透射光的光强(按双光束干涉的光强计算方法)为式中，它是从起偏器N1透射的平面偏振光的光强，从上式可以看出：(1)当(或)或时，即透射光强只与N1、N2两主截面的交角的余弦平方成正比，和没有晶片时一样．(2)当N1、N2正交时，，则如果晶片是半波片，则，当等于的奇数倍时，，即有光透过N2，发生相长干涉；当等于的偶数倍时，，无光透过，发生相消干涉．由此可见，当半波片旋转一周时，视场内将出现四次消光现象．(3)当N1与N2平行时，，于是有可以看出，这时透过的光强恰与N1、N2正交时互补．图2（a）图2(b)【实验内容】1．偏振片主截面的确定将一背面涂黑的玻璃片G立在铅直面内，激光器L射出的一细光束沿水平方向入射到玻璃片上，G的反射光为偏振面垂直于入射面的平面偏振光，使G的反射光垂直射人偏振片N，以反射光的方向为轴旋转偏振片N，从透过光强度的变化和反射光的偏振面，可以确定偏振片的主截面，即透过光强极大时偏振片的主截面和反射光的偏振面一致．并在偏振片上标记其主截面的方向．2．验证马吕斯定律使激光器L射出的光束，穿过起偏器N1和检偏器N2射到硅光电池P c上，使N1、N2正交，记录灵敏电流计上的示值．将偏振器每转一角度(～)记录一次，直至转动为止．重复以上过程几次．3．考察半波片对偏振光的影响(1)调N1、N2为正交，在N1、N2间和N1平行放置半波片，以光线方向为轴将波片转，记录出现消光的次数和相对应于N2的位置(角度)．(2)使N1和N2正交，半波片的光轴和N1的主截面成(～)角，转N2使之再消光，记录N2位置．改变角，每次增加～，同上测量直至等于．4．椭圆偏振光、圆偏振光的产生与检验实验装置同上，将半波片换成1／4波片．(1)使N1、N2正交，以光线方向为轴将波片转，记录观察到的现象．(2)使用起偏器N1和1／4波片产生椭圆偏振光，旋转检偏器N2观察光强的变化．记录波片光轴相对N1主截面的夹角，以及转动N2光强极大、极小时主截面与波片光轴的夹角．取不同值重复观测．(3)使用N1和1／4波片产生圆偏振光(应怎样安置1／4波片?)，旋转N2，进行观测并记录．(4)为了区分椭圆偏振光和部分偏振光、圆偏振光和自然光，要在检偏器前再加一个1／4波片去观测，注意1／4波片的放置．(5)设计一实验方案(原理和步骤)，说明如何应用一个1／4波片和一个检偏器，去判断椭圆偏振光的旋转方向．5．注意事项(1)应用光电池记录光强时，灵敏电流计应选用低内阻型．读数时，应注意扣除环境杂散光产生本底电流的影响．若光电流测量值范围过大时，用分流电路（参见硅光电池线性响应实验）可避免因改变电流计的量程，影响电流计的内阻和测量灵敏度，保证电流计低内阻R不变．(2)在观察和讨论波片对偏振光的影响时，准确地确定起偏器N1的主截面与波片的夹角是很重要的．而实际使用的波片，光轴方向定位不够准确，为此应善于运用理论来指导实践，即根据波片在正交偏振片之间绕光线方向旋转一周时，在四个特定方位将出现消光的特性，以帮助校准波片光轴和N1之间夹角的零位．【思考】1．强度为I的自然光通过偏振片后，其强度，为什么?应用偏振片时，马吕斯定律是否适用，为什么?2．怎样才能产生左旋(右旋)椭圆偏振光？。

偏振光的观测与研究偏振光是指在光传播过程中，光的电矢量沿着一定方向振动的现象。

由于光的电矢量方向的不同，会引起光的各种光学性质的改变，从而对于许多实际应用具有重要的意义。

在科学研究中，偏振光的观测与研究也成为了一个重要的课题。

偏振光的观测方法主要包括偏振镜和偏振片。

偏振镜是一种可吸收特定振动方向的偏振光的光学器件，常用于消除反光、减轻眩光和提高透射率等方面。

由于偏振镜的性质，它可分为线偏振镜、圆偏振镜和半波片等。

偏振片则是一种通过选择折射率不同的晶体制备而成，具有吸收电场中某一方向振动的光线的效果。

偏振片的种类较多，其中以偏振滤光片、偏振镜片、偏振石英片等为比较常见的类型。

在实际的观测过程中，偏振光的应用涉及到了许多领域。

在生物医学中，偏振显微镜已被广泛应用于细胞或组织结构的成像和检测工作中。

由于常规荧光显微镜只能提供横截面图像，而偏振显微镜则可以获得更全面的信息，如细胞内各种有机分子的定量测量、肿瘤细胞的识别和研究等。

此外，在物质科学领域，偏振光的观测也得到了广泛的应用。

例如，我们可以通过测量物质对线偏振光的旋光度对材料的构型、分子的寿命、反应机理等进行研究，同时也可以通过测量偏振光在材料中的传播方向来得到材料中晶格等实际结构性质的信息。

然而，偏振光观测中也需要注意一些限制和局限性。

首先，由于强度比常规光线低得多，因此需要使用相应的观测设备，如高功率光源、高灵敏度探测器等。

其次，由于偏振光传播的方向与光波的传播方向不一致，因此在偏振显微镜的应用中会存在某些角度上不同的视场亮度不一致的问题。

此外，在某些特殊的材料中，如非对称性分子或颗粒，由于其对偏振光的吸收率不同，也会出现深色条纹现象，这种现象在偏振显微镜中被称为偏振棱镜效应。

总的来说，偏振光的观测与研究在不同领域中都有着非常广泛的应用。

随着技术的不断发展和提高，偏振光技术的研究也在不断地完善和深化，相信在不久的将来，它将为更多领域的科学研究和应用提供更为强有力的支持。

偏振光得观测与研究光得干涉与衍射实验证明了光得波动性质。

本实验将进一步说明光就是横波而不就是纵波,即其E与H得振动方向就是垂直于光得传播方向得。

光得偏振性证明了光就是横波,人们通过对光得偏振性质得研究,更深刻地认识了光得传播规律与光与物质得相互作用规律。

目前偏振光得应用已遍及于工农业、医学、国防等部门。

利用偏振光装置得各种精密仪器,已为科研、工程设计、生产技术得检验等,提供了极有价值得方法。

【实验目得】1.观察光得偏振现象,加深偏振得基本概念。

2．了解偏振光得产生与检验方法。

3.观测布儒斯特角及测定玻璃折射率。

4.观测椭圆偏振光与圆偏振光。

【实验仪器】光具座、激光器、偏振片、1/4波片、１／２波片、光电转换装置、光点检流计、观测布儒斯特角装置图1实验仪器实物图【实验原理】1.偏振光得基本概念按照光得电磁理论,光波就就是电磁波，它得电矢量Ｅ与磁矢量H相互垂直。

两者均垂直于光得传播方向。

从视觉与感光材料得特性上瞧,引起视觉与化学反应得就是光得电矢量,通常用电矢量E代表光得振动方向,并将电矢量E与光得传播方向所构成得平面称为光振动面。

在传播过程中,光得振动方向始终在某一确定方位得光称为平面偏振光或线偏振光,如图２（a)。

光源发射得光就是由大量原子或分子辐射构成得。

由于热运动与辐射得随机性,大量原子或分子发射得光得振动面出现在各个方向得几率就是相同得。

一般说，在１0-6ｓ内各个方向电矢量得时间平均值相等,故出现如图2(b)所示得所谓自然光。

有些光得振动面在某个特定方向出现得几率大于其她方向，即在较长时间内电矢量在某一方向较强,这就就是如图2（c)所示得所谓部分偏振光。

还有一些光,其振动面得取向与电矢量得大小随时间作有规则得变化,其电矢量末端在垂直于传播方向得平面上得移动轨迹呈椭圆(或圆形),这样得光称为椭圆偏振光（或圆偏振光),如图2(ｃ)所示。

图2 光波按偏振得分类2.获得偏振光得常用方法(1)非金属镜面得反射。

偏振光的观测与研究实验注意事项偏振光是一种波长为567 nm的光，具有波长长范围大的特点。

偏振光是一种很难观测到的光，一般情况下只有在强振动或者长时间震动的环境中才能观测到，但是我们可以通过偏振光所发出的光进行测量。

偏振是一种光波，它由偏振光的激发而产生，我们把它叫做偏振光。

我们通过偏振光对光子发出光的位置进行测量就可以获得光子的偏振方向。

如果在光线传播的过程中，光线方向始终和偏振光的偏振方向保持一致就可以观测到光子的偏振方向。

所以在实验上对偏振方向观测实验是十分必要的。

今天为大家介绍偏振光观测实验时必须注意事项。

1.由于偏振光具有强烈的激发性质，所以必须保持偏振光的光强与光激发强度一致，实验中必须保证偏振光具有良好的亮度，才能观测到偏振光。

一般情况下，如果偏振光的亮度非常高，而光强很小，就不能很好地被测量出来。

因此，为了提高偏振光强度以获得最佳的光强和偏振方向，我们必须对偏振光进行严格的控制，使其亮度尽量高和其光强尽可能大。

一般情况下，为了使偏振光的光强尽量大，最好同时也要保证偏振方向与光强的一致性。

在偏振光观测实验中常用的偏振光源有: LED光源、卤素光源、氮化镓光源等。

不同类型的光源具有不同的光强范围与激发强度：其中最好的光源适用于较强振动光线下观测，如用来拍摄偏振光时使用最好的光源。

光源通常采用卤素光源或氮化镓光源。

由于这种光源强度很高，光束中几乎不含有其他成分，所以我们可以通过调节光源亮度来达到最佳的光强和偏振光性能。

当光源中存在着各种成分时，我们需要特别注意光源亮度与激发强度之间有一个简单匹配关系。

2.要想获取偏振光的光强，在光线传播过程中一定要保持与偏振光偏振方向一致，而且必须保证偏振光不受环境因素的影响。

因为偏振光的传播速度会受到很多的影响。

一般情况下只要偏振光偏振方向与光线传播方向一致就可以获得一定程度上的光强。

但是如果偏振光传播速度与光线传播速度不同，则会导致偏振光发射出的光强和偏振光的偏振方向产生较大的差异。

偏振光的观察与研究实验报告一、实验目的１. 观察光的偏振现象，加深偏振的基本概念。

2. 了解偏振光的产生和检验方法。

3. 观测椭圆偏振光和圆偏振光。

二、实验仪器偏振光观察与研究的实验装置包括一下几个部分：光源(可发出多种类型激光)，偏振片，波晶片(λ/２和λ /４波长) ，光屏。

1.光源：双击实验桌上光源小图标弹出光源的调节窗体。

单击调节窗体的光源开关可以切换光源开关状态;可以选择光源发出光的类型,包括自然光、椭圆偏振光、圆偏振光、线偏振光、部分偏振光。

光源默认发出是自然光。

2.偏振片：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。

3.波晶片：分为λ /2 和λ /4 波长波片，双击桌面上波晶片小图标,弹出波晶片的调节窗体。

初始化时波晶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°。

三、实验原理1. 偏振光的概念和产生:光的偏振是指光的振动方向不变,或光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。

光有五种偏振态：自然光（非偏振光），线偏振光，部分偏振光,圆偏振光,椭圆偏振光。

反射光中的垂直于入射面的光振动(称s分量）多于平行于入射面的光振动(称ｐ分量）;而透射光则正好相反。

在改变入射角的时候，出现了一个特殊的现象,即入射角为一特定值时，反射光成为完全线偏振光(s分量）。

折射光为部分偏振光，而且此时的反射光线和折射光线垂直。

2．改变偏振态的方法和器件：①光学棱镜：如尼科耳棱镜、格兰棱镜等，利用光学双折射的原理制成的;②偏振片:它是利用聚乙烯醇塑胶膜制成,它具有梳状长链形结构分子，这些分子平行排列在同一方向上，此时胶膜只允许垂直于排列方向的光振动通过，因而产生线偏振光.马吕斯定律：马吕斯在 1809 年发现，完全线偏振光通过检偏器后的光强可表示为，其中的α是检偏器的偏振方向和入射线偏振光的光矢量振动方向的夹角。

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。

实验报告课程名称：大学物理实验（一）实验名称：偏振光的观察与研究振现象在生活和生产中有广泛应用，比如利用偏振眼镜可以观看立体电影，用偏振片可以突出蓝天中的白云，在液晶显示器中可以控制字符显示，在显微镜中可用来检测样品的各向异性和双折射性，检测材料的结构、厚度、折射率和应力分布等。

光的偏振在建筑工程学方面可以检测桥梁和水坝的安全度。

起偏器和检偏器根据光学元件在实验中的作用，分为起偏器和检偏器。

起偏器是将自然光变成线偏振光的元件，检偏器是用于鉴别光的偏振态的元件。

产生偏振光的方式：1.光在界面的反射和透射：根据布儒斯特定律，入射角为一特定值时，反射光为完全线偏振光，折射光为部分偏振光。

2.光学棱镜：利于晶体的双折射原理得到的o光和e光是完全偏振光。

3.偏振片：利于有机分子（如聚乙烯醇）的平行排列，只允许垂直于排列方向的光振动通过，可以产生线偏振光。

该方法因工艺简单且价格便宜得到广泛应用，本实验中采用偏振片作为起偏器和检偏器。

马吕斯定律偏振光的研究从马吕斯定律开始，马吕斯定律也是最基本和最重要的偏振定律。

马吕斯于1809年发现，完全线偏振光通过检偏器后的光强可表示为：其中是检偏器的偏振方向和起偏器偏振方向的夹角。

波晶片波晶片又称位相延迟片，是改变光的偏振态的元件。

它是利用不同偏振方向的光在晶体中的传播速度不同来产生相位延迟的，传播速度较大()的振动方向成为快轴，传播速度较小()的振动方向称为慢轴。

设快轴和慢轴对应的折射率分别为，波片的厚度为，则光束通过波片后的光程差为：对应的相位差为•若光程差满足即相位差，我们称之波片。

•若光程差满足即相位差，我们称之2波片。

图5，波片的o轴与偏振方向平行图6，波片旋转图7，波片旋转上图坐标轴表示波晶片，o轴和e轴表示波片的快轴和慢轴方向，o和e轴相互垂直。

红色箭头表示自然光经过检偏器后的电矢量方向，实验中起偏器的设置始终不变。

绿色箭头表示偏振光经过波片后的偏振状态。

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 y22 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。

偏振现象的观察与分析【实验目的】1．通过观察光的偏振现象,加深对光波传播规律的认识。

2．掌握产生与检验偏振光的原理和方法。

【实验仪器】偏振实验箱【实验原理】一．偏振光的概念光的波动的形式在空间传播是一种电磁波，它的电矢量E与磁矢量H相互垂直。

矢量E和矢量H均垂直于光的传播方向Z,属于横波。

实验证明光效应主要由电场引起的,所以电场矢量E的方向定为光的振动方向。

自然光源(如日光,各种照明灯等等) 发射的光是由构成这个光源的大量分子或原子发出的光波合成的。

这些分子或原子的热运动和辐射是随机的, 它们所发射的光振动,出现在各个方向的几率相等,所以这样的光源发射的光对外不显现偏振性质,称之为自然光。

自然光经过媒质的反射,折射或者吸收以后,在某一方向上振动加强成为部分偏振光。

如果光在传播过程中,振动始终被限制在某一确定的平面内,称为平面偏振光,也称线偏振光或完全偏振光。

偏振光电矢量E的端点在垂直于传播方向的平面内运动轨迹是一圆周的称为圆偏振光,是一椭圆的则称为椭圆偏振光。

二．获得线偏振光的方法自然光变成偏振光称作起偏,可以起偏的器件分为透射式和反射式两种。

(1)透射式起偏如上图，设光强为I 0的自然光照在一偏振片（起偏器）上，则自然光中振动方向与偏振片透振方向相同的电矢量以及其它方向的电矢量在这个方向的分量才能通过，成为线偏振光，因此光强变为21 I 0。

然后再照射在第二块偏振片（检偏器）上，该偏振片的透振方向与起偏器的透振方向夹角为θ，则出射光光强为：θ20cos 21I I = 这就是马吕斯定律 (2)反射式起偏自然光在两种媒质的界面处,如玻璃和空气的界面处反射和折射,当入射角为某一特定值时,反射光可以成为线偏振光,振动方向垂直于入射面, 与界平面平行,折射光为部分偏振光，这种现象由布儒斯特(Brewster) 首先发现,因此称为布儒斯特角,即起偏角。

根据折射定律可得： 12210101010sin sin cos sin n n i i i i tgi ===此式就是布儒斯特定律。

实验报告PB09214023葛志浩 PB09214047卢焘 2011-11-22 得分：实验题目：偏振光的观察与研究实验目的:1．观察光的偏振现象，加深偏振的基本概念。

2．了解偏振光的分类以及产生和检验方法，掌握马吕斯定律。

3．观测布儒斯特角及测定玻璃折射率。

4．观测椭圆偏振光和圆偏振光。

实验仪器：激光器，起偏器，检偏器，硅光电池，1/4波片，光电流放大器，分束板。

实验原理：一，偏振光的基本概念和分类光的偏振是指光的振动方向不变，或光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。

光有五种偏振态：自然光（非偏振光），线偏振光，部分偏振光，圆偏振光，椭圆偏振光 二，产生偏振光的方法：1，利用光在界面反射和透射时光的偏振现象。

反射光中的垂直于入射面的光振动（称s 分量）多于平行于入射面的光振动（称p 分量）；而透射光则正好相反。

在改变入射角的时候，出现了一个特殊的现象，即入射角为一特定值（称为布雷斯特角）时，反射光成为完全线偏振光（s 分量）。

折射光为部分偏振光，而且此时的反射光线和折射光线垂直，这种现象称之为布儒斯特定律。

该方法是可以获得线偏振光的方法之一。

通过测量介质的布雷斯特角可以得到介质的折射率。

12n n tg =α ）1（2，利用光学棱镜，如尼科尔棱镜，格兰棱镜等。

3，利用偏振片。

三，改变光的偏振态的元件——波晶片。

平面偏振光垂直入射晶片，如果光轴平行于晶片表面，会产生比较特殊的双折射现象，这时非常光e 和寻常光o 的传播方向是一致的，但速度不同，因而从晶片出射时会产生相位差。

线偏振光垂直入射1/4波片，其振动方向与波片光轴成角θ，则出射光的偏振态与θ的关系如下： 1，20πθ或=时，出射光为线偏振光；2，4πθ=时，出射光为圆偏振光；3，θ为其它值时，出射光为椭圆偏振光。

利用偏振片可以由自然光得到线偏振光，利用1/4波片可以由线偏振光得到圆偏振光和椭圆偏振光。

四，马吕斯定律：θ20cos I I = （2）实验内容及步骤：一，调节仪器和观察消光现象。

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。

物理实验报告实验名称：偏振光的观察与研究学院：安全与应急管理工程学院专业班级：安全1802学号：2018003964学生姓名：王朝春实验成绩实验预习题成绩：1、什么是光的偏振，按照光的偏振划分，有几种基本类型。

光的偏振态就是光波中电矢量震动的轨迹的规律，如果震动方向始终不变的，叫线偏振光，如果震动方向再每次震动后改变并且改变规律画出来是一个椭圆的，就是椭圆偏振光，如果画出来是一个圆的，就是圆偏振光，如果震动是无规律的，乱震的，那就是自然光，不是偏振光。

2、线偏振光的特点。

线偏振光的振动面固定不动，不会发生旋转。

绝大多数光源都不发射线偏振光而发射自然光，需要经过起偏器才能获得线偏振光。

3、生成线偏振光的方法（起偏）。

通过反射、多次折射、双折射和选择性吸收的方法可以获得平面偏振光。

4、圆偏振光的特点。

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。

当传播方向相同，振动方向相互垂直且相位差恒定为φ=π的两平面偏振光叠加后可合成电矢量有规则变化的圆偏振光。

5、如何得到圆偏振光。

首先必须让自然光通过一个起偏器，变成线偏振光。

然后再将线偏振光通过一个1/4波片，必须使得起偏器的偏振化方向和波片的光轴成45度角。

这样，出射光就变成了圆偏振光。

6、椭圆偏振光与圆偏振光、线偏振光的关系。

部分偏振光是介于偏振光与自然光之间的情形，这种光中含有自然光和偏振光两种成分。

一般的，部分偏振光都可以看成是自然光和线偏振光的混合。

椭圆偏振光的光矢量E在沿着光的传播方向前进的同时，还绕着传播方向均匀转动。

其光矢量的大小不断改变，使其端点描绘出一个椭圆。

椭圆偏振光是一种完全偏振光，而部分偏振光不是。

7、1/4波片的原理和作用。

所谓合成波长即利用两束波长不同的激光,产生干涉后形成干涉信号,此信号的波长就是两个波长的合成波长,合成波长理论应用广泛,在测量领域利用合成波长信号便于探测,后续处理方便.1/4波片就是起到检偏的作用。

偏振现象的观测与研究偏振现象是光波传播过程中的一种特殊现象，与光波的传播方向和振动方向有关。

在自然界中，我们常常可以观察到光的偏振现象，比如水面上的反射光、太阳光穿过树叶形成的光斑等。

而在科学研究领域，也广泛地应用了偏振现象进行相关的实验和研究。

观测光的偏振现象通常需要用到偏振仪。

偏振仪是一种特殊的光学仪器，可以通过选择性地允许特定方向的光通过或者阻挡，以实现对光的偏振性质的观测。

最常见的偏振仪是偏振片，它是一种可以选择性地阻止一些振动方向的光通过的设备。

除了偏振片，还有其他如偏振棱镜等仪器也可以实现对光的偏振性质的观测。

光的偏振现象可以用来研究光的产生、传播和相互作用等方面。

例如，针对偏振现象，我们可以研究光的产生机制，比如偏振光源是如何产生的；还可以研究光的传播特性，比如不同介质中光的传播速度和方向是如何改变的；还可以研究光与物质的相互作用，比如光的偏振状态对物质的响应有何影响。

在偏振现象的研究中，常用的实验方法包括偏振度测量、光强分布测量和相位差测量等。

偏振度是描述光偏振性质的一个量，它可以用来表示光的偏振程度。

光强分布测量可以观测到偏振光在不同方向上的强度分布情况，从而得到光的传播特性信息。

相位差测量可以研究光的相位改变情况，从而了解光在不同介质中的传播特性。

在实际应用中，偏振现象有着广泛的应用，比如在光学通信中，偏振现象可用于提高光纤通信的信号传输质量和容量。

在显微镜观测中，偏振现象可以帮助观察和分析晶体结构等特性。

在材料研究中，偏振现象可以用来表征材料的光学性质和结构。

总之，偏振现象的观测与研究在光学领域具有重要的意义。

通过研究偏振现象，可以更深入地了解光的性质和特性，推动光学技术的发展和应用。

随着科技的进步，对于偏振现象的研究还将继续深入，为我们更好地理解光和应用光学提供更多的可能性和机会。

偏振光的研究实验报告篇一：偏振光的观测与研究~~实验报告偏振光的观测与研究光的干涉和衍射实验证明了光的波动性质。

本实验将进一步说明光是横波而不是纵波，即其E和H 的振动方向是垂直于光的传播方向的。

光的偏振性证明了光是横波，人们通过对光的偏振性质的研究，更深刻地认识了光的传播规律和光与物质的相互作用规律。

目前偏振光的应用已遍及于工农业、医学、国防等部门。

利用偏振光装置的各种精密仪器，已为科研、工程设计、生产技术的检验等，提供了极有价值的方法。

【实验目的】1．观察光的偏振现象，加深偏振的基本概念。

2．了解偏振光的产生和检验方法。

3．观测布儒斯特角及测定玻璃折射率。

4．观测椭圆偏振光和圆偏振光。

【实验仪器】光具座、激光器、偏振片、1/4波片、1/2波片、光电转换装置、光点检流计、观测布儒斯特角装置图1 实验仪器实物图【实验原理】1．偏振光的基本概念按照光的电磁理论，光波就是电磁波，它的电矢量E和磁矢量H相互垂直。

两者均垂直于光的传播方向。

从视觉和感光材料的特性上看，引起视觉和化学反应的是光的电矢量，通常用电矢量E代表光的振动方向，并将电矢量E和光的传播方向所构成的平面称为光振动面。

在传播过程中，光的振动方向始终在某一确定方位的光称为平面偏振光或线偏振光，如图2（a）。

光源发射的光是由大量原子或分子辐射构成的。

由于热运动和辐射的随机性，大量原－子或分子发射的光的振动面出现在各个方向的几率是相同的。

一般说，在106s内各个方向电矢量的时间平均值相等，故出现如图2（b）所示的所谓自然光。

有些光的振动面在某个特定方向出现的几率大于其他方向，即在较长时间内电矢量在某一方向较强，这就是如图2（c）所示的所谓部分偏振光。

还有一些光，其振动面的取向和电矢量的大小随时间作有规则的变化，其电矢量末端在垂直于传播方向的平面上的移动轨迹呈椭圆（或圆形），这样的光称为椭圆偏振光（或圆偏振光），如图2（c）所示。

图2 光波按偏振的分类 2．获得偏振光的常用方法 (1)非金属镜面的反射。

偏振光的观测与研究~~实验报告
[学习]
偏振光的观测与研究是一种研究光学行为的方法，它可以用来分析光在特定条件下的反射、折射和透射情况。

实验步骤：
1.准备实验仪器：使用双偏振仪、分光仪、光源等仪器，以及实验样品。

2.观察偏振光的效果：将双偏振仪通过光源投射到实验样品上，以及根据实验样品的反射、折射和透射情况，观察偏振光的效果。

3.分析偏振光的效果：使用分光仪分析实验样品的反射、折射和透射情况，根据分光仪的测量结果，得出偏振光的效果。

4.编写实验报告：根据观测和分析的结果，编写实验报告，对实验数据进行详细分析，并作出总结和结论。

偏振光的观察与研究一、实验简介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。

二、实验原理1．偏振光的概念和产生：2．改变偏振态的方法和器件：常见的起偏或检偏的元件构成有两种：1.光学棱镜。

如尼科耳棱镜、格兰棱镜等，它是利用光学双折射的原理制成的；2.偏振片。

它是利用聚乙烯醇塑胶膜制成，它具有梳状长链形结构分子，这些分子平行排列在同一方向上，此时胶膜只允许垂直于排列方向的光振动通过，因而产生线偏振光.马吕斯定律：马吕斯在1809年发现，完全线偏振光通过检偏器后的光强可表示为I1 = I0 cos2α，其中的 是检偏器的偏振方向和入射线偏振光的光矢量振动方向的夹角：波晶片：又称位相延迟片，是从单轴晶体中切割下来的平行平面板，由于波晶片内的速度v o ,v e不同，所以造成o光和e光通过波晶片的光程也不同.当两光束通过波晶片后o光的位相相对于e光多延迟了Δ=2π(n0-n1)d/λ，若满足(n e-n o)d=±λ/4，即Δ=±π/2我们称之为λ/4片，若满足(n e-n o)d=±λ/2，即Δ=±π，我们称之为λ/2片，若满足(n e-n o)d=±λ，即Δ=2π我们称之为全波片。