偏振光检验

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。

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。

【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？。

实验十一 偏振光的产生和检验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。

一、实验目的1、观察光的偏振现象，加深对光波传播规律的认识。

2、掌握产生和检验偏振光的原理和方法。

二、实验原理1、偏振光的概念光的波动的形式在空间传播属于电磁波，它的电矢量E 与磁矢量H 相互垂直。

E 和H 均垂直于光的传播方向，故光波是横波。

实验证明光效应主要由电场引起，所以电矢量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）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的合成。

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，这样的光叫做自然光。

自然光经过媒质的反射、折射或者吸收后，在某一方向上振动比另外方向上强，这种光称为部分偏振光。

如果光振动始终被限制在某一确定的平面内，则称为平面偏振光，也称为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。

2、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和反射2种形式。

(1) 反透射式起偏器自然光在两种媒质的界面处反射和折射，当入射角b φ满足12tan /b n n φ=时，反射光成为振动 方向垂直于入射面的线偏振光，这个规律称布儒斯特定律，bφ称为布儒斯特角或起偏角，而折射光为部分偏振光。

如果自然光以入射角b φ投射在多层的玻璃堆上，经过多次反射后，透射出的光也接近于线偏振光，其振动面平行于入射面。

(2)透射式起偏器晶体起偏器：利用某些晶体的双折射现象可以获得较高质量的线偏振光，如尼科尔棱镜，这类偏光器件价格昂贵。

偏振光实验一、实验目的1、通过产生和观察光的偏振状态,掌握产生与检验偏振光的原理和方法；2、验证布儒斯特定律，了解产生与检验偏振光的元件及仪器。

二、实验原理光是一种电磁波，而电磁波是横波，，它有电矢量E和磁矢量H，习惯上我们总是用电矢量E来代表光波。

光波中的电矢量与波的传播方向垂直，光的偏振现象清楚得显示了光的横波性。

光大体上有五种偏振状态，即线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光、自然光和部分偏振光。

其中线偏振光和圆偏振光由可看作椭圆偏振光的特例。

椭圆偏振光可视为两个沿同一方向传播的振动方向相互垂直的线偏振光（如图1所示，一个为电矢量，一个为）的合成：（1）式中A表示振幅，为二光波的圆频率，表示时间，为波矢的数值，是两波的相对相位差。

合成矢量的端点在波面内描绘的轨迹为一椭圆。

椭圆的形状、取向和旋转方向，由，和决定。

当和时，椭圆偏振光变为圆偏振光；当，或者（或）=0时，椭圆偏振光变为线偏振光（图2）。

本实验着重观察的是光的各种偏振态的改变。

1、光的偏振态凡是电振动只限于某一确定方向和该方向的负方向的光称为线偏振光（亦称平面偏振光）。

在垂直于光传播方向的任一确定平面内，光波电矢量端点随时间作椭圆运动的光称作椭圆偏振光；作圆运动的称作圆偏振光。

以上三种统称完全偏振光，若在垂直于光传播方向的平面（简称迎光平面）内，电矢量的取向与大小都随时间作无规则变化，且各方向的取向几率相同，彼此之间没有固定的位相关系，则称为自然光。

自然光和线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光三者的任一个组合起来，就成为部分偏振光。

2、线偏振光的获得（1）反射起偏及透射起偏一束单色自然光从不同角度入射到介质表面，其反射光和折射光一般是部分偏振光。

当以特定角度即布儒斯特（Brewster）角入射时，不管入射光的偏振状态如何，反射光将成为线偏振光，其电矢量垂直于入射面。

空气中相对于玻璃界面的偏化角约为。

若使自然光以偏化角入射并通过一叠表面平行的玻璃片堆，由于自然光可以被等效为两个振动方向互相垂直、振幅相等且没有固定位相关系的线偏光，又因为光通过玻璃片堆中的每一个界面，都要反射掉一些振动垂直于入射面的线偏光，经多次反射，最后从玻璃片堆透射出来的光一般是部分偏振光，如果玻璃片数目较大，则透过玻璃片堆的就成为振动平行于入射面的线偏光了，这就是透射起偏法。

一、实验目的1. 观察光的偏振现象，加深对光波横波性的认识。

2. 理解并验证马吕斯定律，掌握偏振光的产生和检验方法。

3. 掌握起偏器和检偏器的使用，熟悉不同偏振态光的产生与转换。

二、实验原理1. 光的偏振现象：光波是一种电磁波，其振动方向垂直于传播方向。

当光波通过某些特定介质或器件时，其振动方向发生改变，形成偏振光。

2. 马吕斯定律：当一束完全线偏振光通过一个偏振器时，透射光的光强与入射光的光强成正比，且透射光的光强与偏振器的偏振方向和入射光的光矢量振动方向的夹角有关。

3. 偏振光的产生和检验：利用起偏器和检偏器可以产生和检验偏振光。

起偏器可以使自然光变为线偏振光，检偏器可以检验光是否为偏振光。

三、实验仪器与用具1. 光具座2. 半导体激光器3. 偏振片4. 1/4波片5. 激光功率计6. 光屏四、实验步骤1. 将半导体激光器放置在光具座上，调整激光器的光束方向，使其垂直照射到偏振片上。

2. 将偏振片放置在光具座上，调整其偏振方向，观察光屏上的光强变化。

3. 在偏振片后放置1/4波片，调整1/4波片的光轴方向，观察光屏上的光强变化。

4. 将检偏器放置在1/4波片后，调整检偏器的偏振方向，观察光屏上的光强变化。

5. 改变偏振片和1/4波片的相对位置，观察光屏上的光强变化，验证马吕斯定律。

6. 利用偏振片和1/4波片产生椭圆偏振光和圆偏振光，观察光屏上的现象。

五、实验结果与分析1. 在实验过程中，当偏振片的偏振方向与入射光的光矢量振动方向平行时，光屏上的光强达到最大；当偏振片的偏振方向与入射光的光矢量振动方向垂直时，光屏上的光强达到最小。

2. 当1/4波片的光轴方向与偏振片的偏振方向平行时，光屏上的光强达到最大；当1/4波片的光轴方向与偏振片的偏振方向垂直时，光屏上的光强达到最小。

3. 在实验过程中，改变偏振片和1/4波片的相对位置，验证了马吕斯定律。

4. 通过实验观察，产生了椭圆偏振光和圆偏振光，并观察到了相应的现象。

一、实验目的1. 观察光的偏振现象，加深对光的偏振现象的认识。

2. 学习直线偏振光的产生与检验方法，了解圆偏振光和正椭圆偏振光的产生与检验方法。

3. 掌握1/4波片、1/2波片等光学元件的作用及使用方法。

4. 验证马吕斯定律，加深对光的偏振理论的理解。

二、实验原理1. 光的偏振现象：光是一种电磁波，其电矢量在垂直于传播方向的平面上振动。

当光波的电矢量振动方向固定时，光称为线偏振光；当电矢量振动方向随时间作有规律的变化时，光称为圆偏振光或椭圆偏振光。

2. 偏振光的产生与检验：利用偏振片、波片等光学元件可以产生和检验偏振光。

偏振片可以使自然光变为线偏振光，波片可以改变光的偏振状态。

3. 马吕斯定律：当一束线偏振光通过一个偏振片时，出射光的强度与入射光强度、入射光与偏振片的夹角之间的关系满足马吕斯定律。

三、实验仪器1. He-Ne激光器2. 光具座3. 偏振片（两块）4. 1/4波片（两块）5. 1/2波片（两块）6. 玻璃平板及刻度盘7. 白屏四、实验步骤1. 将激光器发出的光束通过偏振片P1，得到线偏振光。

2. 将线偏振光通过1/4波片B1，得到圆偏振光。

3. 将圆偏振光通过1/2波片B2，观察出射光的偏振状态。

4. 将线偏振光通过1/4波片B1，得到椭圆偏振光。

5. 将椭圆偏振光通过1/2波片B2，观察出射光的偏振状态。

6. 重复以上步骤，改变偏振片P1和波片B1、B2的相对位置，观察出射光的偏振状态。

7. 根据马吕斯定律，计算并验证出射光的强度与入射光强度、入射光与偏振片的夹角之间的关系。

五、实验结果与分析1. 观察到当线偏振光通过1/4波片B1时，出射光变为圆偏振光；当圆偏振光通过1/2波片B2时，出射光变为线偏振光。

2. 观察到当线偏振光通过1/4波片B1时，出射光变为椭圆偏振光；当椭圆偏振光通过1/2波片B2时，出射光变为线偏振光。

3. 根据马吕斯定律，计算并验证出射光的强度与入射光强度、入射光与偏振片的夹角之间的关系。

一、实验目的1. 观察光的偏振现象，加深对光的波动性质的认识。

2. 掌握产生和检验偏振光的方法和原理。

3. 学习使用偏振片、波片等光学元件，了解其工作原理。

4. 验证马吕斯定律，研究偏振光透过两个偏振器后的光强与夹角的关系。

二、实验原理光是一种电磁波，其电场矢量E的振动方向决定了光的偏振状态。

自然光中的电场矢量在垂直于光传播方向的平面内振动方向是随机的，而偏振光则具有特定的振动方向。

偏振光可以通过以下几种方法产生：1. 利用起偏器（如偏振片）将自然光变为线偏振光。

2. 利用双折射现象将一束光分解为两束具有不同振动方向的偏振光。

3. 利用反射、折射等光学现象使自然光部分偏振。

检验偏振光的方法有：1. 利用检偏器（如偏振片）观察光强变化。

2. 利用光电池、光电倍增管等光电探测器检测偏振光。

马吕斯定律指出，当完全线偏振光通过检偏器时，光强I与入射光强I0、检偏器透光轴与入射线偏振光的光矢量振动方向的夹角θ的关系为：I = I0 cos²θ。

三、实验仪器与用具1. 中央调节平台和两臂调节机构2. 半导体激光器和电源3. 偏振片（两块）4. 1/4波片（两块）5. 光电倍增管探头及电源6. 光电流放大器7. 光具座8. 白屏9. 刻度盘四、实验步骤1. 将激光器、偏振片、1/4波片和光电倍增管探头依次放置在光具座上，调整光路，使激光束通过偏振片后成为线偏振光。

2. 将线偏振光通过1/4波片，观察光强变化，记录数据。

3. 将1/4波片旋转一定角度，观察光强变化，记录数据。

4. 将线偏振光通过第二个偏振片，观察光强变化，记录数据。

5. 将第二个偏振片旋转一定角度，观察光强变化，记录数据。

6. 根据记录的数据，验证马吕斯定律。

五、实验结果与分析1. 观察到线偏振光通过1/4波片后，光强发生变化，说明1/4波片具有改变光偏振状态的作用。

2. 当1/4波片旋转一定角度时，光强也随之变化，说明光强与偏振片透光轴与入射线偏振光的光矢量振动方向的夹角θ有关。

偏振光的产生与检验摘要一直以来我们都知道光是一种波,波有纵波横波之分，但是一度时期对光波是纵波还是横波的定性找不到有力的证据。

自从马吕斯发现了光的偏振现象以后，人们可以直观的发现光的振动方向与光的传播方向成90度角，即光波是横波。

这也是符合光的电磁理论的。

本文通过分类、图像和实验的方法分析验证光的偏振现象。

以便加深对光的理解与认识，为日后对光的应用的研究做准备。

关键词波片；偏振片；线偏振光；椭圆偏振光；圆偏振光目录0引言 .................................................................................................................................... 2 1. 波片 . (2)1.1 41波片的作用 (4)2. 偏振光的种类 (5)2.1 线偏振光 (8)2.1.1线偏振光的产生 ............................................................................................ 8 2.1.2线偏振光的检验 ............................................................................................ 9 2.2 椭圆偏振光 (9)2.2.1椭圆偏振光的产生 ........................................................................................ 9 2.2.2椭圆偏振光的检验 ...................................................................................... 11 2.3圆偏振光 (12)2.3.1圆偏振光的产生 .......................................................................................... 12 2.3.2圆偏振光的检验 (12)参考文献 ............................................................................................................................. 14 致谢 . (14)0引言自马吕斯发现了光的偏振现象，推翻了当时人们对传播光波的媒介的假设，解除了很多人所受原有思想的限制。

偏振光的产生和检验-实验报告本实验旨在通过不同的方法产生偏振光，并使用偏振片检验其偏振状态。

一、实验原理1.产生偏振光的方法：（1）偏振器：利用吸收性偏振片将某一方向的振动分量全部吸收而形成偏振光。

（2）双折射晶体：利用具有双折射现象的晶体使得线性偏振光沿着不同的路径出现不同的相位差而形成偏振光。

（1）偏振片：将待检验光线通过偏振片时，如果偏振片的方向与光线偏振方向相同，则通过后光强减弱；否则完全吸收。

（2）法拉第效应：利用法拉第效应板将待测光线通过，通过效应板中的电磁场修正光线的相位，从而形成偏振光。

二、实验步骤（1）使用偏振片产生偏振光：将自然光通过偏振片后获得线性偏振光。

将偏振片旋转一定角度，并将另一块偏振片置于其后，通过转动后一块偏振片观察是否可以完全消光。

（2）使用双折射晶体产生偏振光：将一块具有双折射现象的石英晶体置于两块偏振片之间，通过调整两块偏振片的相对位置观察透过石英晶体的光线是否偏振。

（1）使用偏振片检验偏振光：将偏振片分别转动不同的角度，在光强计上观察光强的变化情况。

（2）使用法拉第效应板检验偏振光：将一块法拉第效应板夹于两块偏振片之间，通过观察效应板的显示情况得到偏振光方向信息。

三、实验结果（1）使用偏振片产生偏振光：将一块偏振片置于自然光线前方，转动另一块偏振片观察光线的变化情况，当两块偏振片的方向相同时可以完全透过，当两块偏振片的方向垂直时完全消光。

将待测偏振光通过偏振片，观察在不同的偏振角度下保留的光线强度，发现光线强度与偏振片的方向有关，当待测偏振光与偏振片的方向相同时透过的光线强度最大，当两者的方向垂直时完全消光。

（4）使用法拉第效应板检验偏振光：四、误差分析在实验中可能存在的误差来源于偏振片的制作技术、偏振方向的预调控、效应板的校准等，这些误差都会使实验结果出现一定的偏差。

除此之外，由于实验设备本身以及实验操作人员的经验水平等因素，也可能对实验结果造成一定的影响。

偏振光学实验报告偏振光的产⽣和检验⼀．实验⽬的1、掌握偏振光的产⽣原理和检验⽅法,观察线偏振光2. 验证马吕斯定律，测量布儒斯特⾓；⼆．实验原理1.光的偏振性光波是波长较短的电磁波，电磁波是横波，光波中的电⽮量与波的传播⽅向垂直。

光的偏振观象清楚地显⽰了光的横波性。

光⼤体上有五种偏振态，即线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光、⾃然光和部分偏振光。

⽽线偏振光和圆偏振光⼜可看作椭圆偏振光的特例。

（1）⾃然光光是由光源中⼤量原⼦或分⼦发出的。

普通光源中各个原⼦发出的光的波列不仅初相彼此不相关，⽽且光振动⽅向也是彼此不相关的，呈随机分布。

在垂直于光传播⽅向的平⾯内，沿各个⽅向振动的光⽮量都有。

平均说来，光⽮量具有轴对称⽽且均匀的分布，各⽅向光振动的振幅相同，各个振动之间没有固定的相联系，这种光称为⾃然光或⾮偏振光（见下图）。

我们设想把每个波列的光⽮量都沿任意取定的x轴和y轴分解，由于各波列的光⽮量的相和振动⽅向都是⽆规则分布的，将所有波列光⽮量的x分量和y分量分别叠加起来，得到的总光⽮量的分量Ex 和Ey之间没有固定的相关系，因⽽它们之间是不相⼲的。

同时Ex 和Ey的振幅是相等的，即Ax=Ay。

这样，我们可以把⾃然光分解为两束等幅的、振动⽅向互相垂直的、不相⼲的线偏振光。

这就是⾃然光的线偏振表⽰，如下图（a）所⽰。

分解的两束线偏振光具有相等的强度Ix =Iy，⼜因⾃然光强度I=Ix+Iy所以每束线偏振光的强度是⾃然光强度的1/2，即通常⽤图（b）的图⽰法表⽰⾃然光。

图中⽤短线和点分别表⽰在纸⾯内和垂直于纸⾯的光振动，点和短线交替均匀画出，表⽰光⽮量对称⽽均匀的分布。

（2）线偏振光光⽮量只沿⼀个固定的⽅向振动时，这种光称为线偏振光，⼜称为平⾯偏振光。

光⽮量的⽅向和光的传播⽅向所构成的平⾯称为振动⾯，如图（a ）所⽰。

线偏振光的振动⾯是固定不动的，图（b ）所⽰是线偏振光的表⽰⽅法，图中短竖线表⽰光振动在纸⾯内，点表⽰光振动垂直于纸⾯。

圆偏振光、椭圆偏振光如何检验？首先讨论它们产生的原理。

圆偏振光、椭圆偏振光产生的原理如图10— 2所示图10 — 2当一束自然光经起偏器后，得到线偏振光再入射到波片时，被分成E。

和Ee两个振动分量，由于它们在晶体内的传播速度不同，通过波片后产生一定的位相差，出射后两束光速度相同，合成后一般得到椭圆偏振光，o光相对e光的位相差为=2π/λ ×（no- ne）dd —波片厚度在满足以下两个条件时，出射光是圆片振光：1.起偏器的透光轴与波片的快（慢）轴夹角α= 45°2.两束光在波片中产生位相差=（2m +1）× π/ 2 (m = 0; ±1; ±2; )或Δ= ( no – ne ) d =（m + 1/ 4）λ可见，该波片是λ/4波片，因此线偏振光只有通过λ/4波片才可能产生圆偏振光。

如何检验圆偏振和椭圆偏振光呢？一般采用以下两种方法：1、让圆或椭圆偏振光透过检偏器，通过旋转检偏器观察能量变化，来确定光的偏振态。

2、将圆偏振或椭圆偏振光变换成线偏振光，再通过马吕斯定律进行检验为什么圆偏振光经1/8 波片后成为椭圆偏振光？圆偏振光相位差不是PI/2吗。

+PI/4后怎么就变成了线偏振光。

这个很好解释么，圆偏振光原来的相位差是pi/2，线偏振光的相位差是pi或者是0，除了这个之外，所有的相位差，造成的偏振态形状都是椭圆的。

圆偏振本来pi/2，你经过λ/8波片，相位差加pi/4，那你用你的原来的pi/2+pi/4=3pi/4，相位差既不是0，也不是pi，自然就不是线偏振光，所以自然是个椭圆偏振的，怎么可能变成线偏振的？还有你这个问题太诡异了，题目里面问，为什么变成椭圆光，内容里面却问怎么就变成线偏振光，你到底是要问什么？只有经过λ/4波片的圆偏振，才能变成线偏振，还有通常都没有人用什么λ/8波片，都是λ/4的或者λ/2的波片，不知道楼主从哪里看来的λ/8波片？λ/4波片合成椭圆偏振光的原理是什么原理就是给本来没有相位差或者相位差是pi的线偏振光，附加上了pi/2的相位。

椭圆偏振光与部分偏振光的检验实验课题：《大学物理学》（下）p256告诉我们关于偏振光的检验有关知识，我们了解了利用一块偏振片与四分之一波片检验出自然光、部分偏振光、线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光的方法，以下是相关实验过程与结论：表Ⅶ-3偏振光的检验第一步令入射光通过偏振片Ⅰ，改变偏振片I的透振方向P1，观察透射光强度的变化（图1）观察到的现象有消光强度无变化强度有变化，但无消光结论线偏振自然光或圆偏振部分偏振或椭圆偏振第二步a.令入射光依次通过λ/4片和偏振片Ⅱ，改变偏振片Ⅱ的透镜方向P2，观察透射光的强度变化b.同a，只是λ/4片的光轴方向必须与第一步中偏振片Ⅰ产生的强度极大或极小的透振方向重合观察到的现象有消光无消光有消光无消光结论圆偏振自然光椭圆偏振部分偏振但是实际上，偏振光的偏振化方向与四分之一波片的光轴方向一般是不会标明的，椭圆偏振光的两主轴的位置也是不知道的，这就使椭圆偏振光与部分偏振光的检验发生了困难。

以下，用旋转波片的方法使这一问题得以解决。

知识准备1熟悉偏振光、起偏器、四分之一波片及其性质2了解斯托克斯矢量及马吕斯定律3学会光路图的安装及调整光路实验原理：一般情况下，椭圆偏振光均可以看做线偏振光经过一任意延迟量的波片形成的，由入射光的斯托克斯适量和四分之一波片的勒密矩阵可以求出出射光的斯托克斯矢量并且有：任意椭圆偏振光通过1/4波片后，只要1/4波片的快慢轴与椭圆长轴与短轴方向一致，则出射光均可补偿为一线性偏振光。

而部分偏振光可以看做是自然光与偏振光的叠加，由斯托克斯矢量可得经过1/4波片后仍为部分偏振光。

由马吕斯定律可得其光强随检偏器的转动而变化的关系图实验装置：光路图如下：L待检测的光源B为可以旋转的四分之一波片，C为可以旋转的检偏器，M为接收检验光的装置。

实验步骤：1按图布置光路，调整光轴，使M可接收到被检验光。

2轻轻旋转四分之一波片，同时观察 M上接收光的光强变化（可观察到光变明变暗再变明的变化）。

光偏振现象的观察和检验一、实验目的1.观察光的偏振现象，了解偏振光的种类；2.掌握偏振光的产生及检验方法；3.了解波片的作用。

二、实验器材氦氖激光光源（1个），1/2波片（1片），1/4波片（1片），偏振片（2片） ，底座（4个），光电转换器（1个）。

三、实验原理（一）偏振光的种类光是电磁波，光的偏振现象表明光是一种横波，即电磁振动方向与光的传播方向垂直。

光作为电磁波，光波中含有电振动矢量和磁振动矢量，就光与物质的相互作用而言，起主要作用的是电矢量，通常称电矢量为光矢量。

并将光矢量和光的传播方向所构成的平面称为光的振动面。

根据光矢量的振动状态，可以把光分为五种偏振态，结合图15-1认识下面几种偏振态的概念：1.自然光：如果在垂直于光的传播方向的平面内，光矢量的振动方向是无规则地变化着的，且发生在各个方向的概率均等，即各个方向的平均振幅相等,称此种光为自然光。

2.部分偏振光：如果某些方向光矢量的平均振幅较大，某些方向光矢量的平均振幅较小，则称为部分偏振光。

3.线偏振光：如果光矢量沿着一个固定方向振动，则称此种光为线偏振光或称平面偏振光。

4.椭圆偏振光：光矢量的大小和方向都作规则的变化，在垂直于光的传播方向的平面内，光矢量的矢端运动轨迹是椭圆，称此种光为椭圆偏振光。

5.圆偏振光：当椭圆偏振光中光矢量的大小不变，只是方向作规则的变化，光矢量的矢端运动轨迹是圆，称此种光为圆偏振光。

（二）线偏振光的产生1.用偏振片来获取线偏振光偏振片是一种具有二向色性的晶体，所谓二向色性是指该晶体对两个相互垂直振动的光矢量具有不同的吸收本领。

当自然光通过二向色性晶体时，其中一方向的振动几乎完全被吸收，则透射出来的光为线偏振光。

2.反射和折射产生偏振光根据布儒斯特定律，当自然光以=arctan n的入射角入射到折射率为n的玻璃表面上时，其反射光为完全的线偏振光，振动面垂直于入射面，称为布儒斯特角。

此时透射光为部分偏振光，如果自然光以角入射到一叠平行玻璃片堆上，则经过多次反射和折射，最后从玻璃片堆透射出来的光也接近于线偏振光。