偏振光的产生和检验

【实验名称】偏振光的分析【实验目的】1．观察光的偏振现象，巩固理论知识，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和定性检验方法。

【实验仪器】He-Ne激光器、光具座、偏振片（两块）、的1/4波片（两块）、玻璃平板及刻度盘、白屏等。

【实验原理】1．光的偏振状态偏振是指振动方向相对于波的传播方向的一种空间取向作用。

它是横波的重要特性。

光在传播过程中，若电矢量的振动只局限在某一确定平面内，这种光称为直线偏振光，又叫平面偏振光（因其电矢量的振动在同一平面内）；若光波电矢量的振动随时间作有规律的改变，即电矢量的末端在垂直于光传播方向的平面上的轨迹是圆或椭圆，这样的光称为圆偏振光和椭圆偏振光；若光波电矢量的振动只在某一确定的方向上占优势，而在和它正交的方向上最弱，各方向的振动无固定的位相关系，这种光称为部分偏振光。

2.直线光，圆偏光，椭圆偏振光的产生。

直线偏振光垂直通过波片的偏振状态入射线偏振光的振动方向与波片光轴间的夹角≠0°，≠45°，≠90°转过2的直线偏振光正椭圆偏振光，长短轴之比为tg，ctg内切于边长比为tg的矩形的椭圆偏振光3. 鉴别各种偏振光的方法和步骤【实验内容】1． 测定玻璃对激光波长的折射率 2． 产生并检验圆偏振光3．产生并检验椭圆偏振光【数据表格与数据记录】οοο58308250211=-=-=ϕϕp i οοο57307250212=-=-=ϕϕp i οοο57307250213=-=-=ϕϕp i οοο56306250214=-=-=ϕϕp i οοο58308250215=-=-=ϕϕp i οοο57307250216=-=-=ϕϕp i οοο56306250217=-=-=ϕϕp iο57771=+⋅⋅⋅⋅+=p p p i i i5399.157tan tan ===οn i p波长为时玻璃对于空气的相对折射率为。

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。

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. 观察和验证光的偏振现象。

2. 理解偏振光的产生原理和特性。

3. 掌握偏振片、波片等光学元件在偏振光产生与检验中的应用。

4. 验证马吕斯定律，理解偏振光强度的变化规律。

二、实验原理光是一种电磁波，具有横波特性。

在自然光中，光波的振动方向是随机分布的。

当自然光经过某些光学元件后，其振动方向会变得有规律，这种现象称为光的偏振。

偏振光的产生通常需要以下光学元件：1. 起偏器（偏振片）：将自然光变为线偏振光。

2. 波片（1/4波片、1/2波片）：改变光的偏振状态，产生椭圆偏振光或圆偏振光。

马吕斯定律指出，当线偏振光通过一个与其偏振方向成θ角的偏振片时，透射光的强度I与入射光的强度I0之间的关系为：\[ I = I_0 \cos^2\theta \]三、实验仪器与用具1. 自然光源（如激光器）2. 偏振片（起偏器）3. 波片（1/4波片、1/2波片）4. 检偏器（另一个偏振片）5. 光具座6. 光屏7. 秒表（用于测量时间）8. 记录本和笔四、实验步骤1. 自然光与偏振光的产生：- 将激光器发出的光束照射到偏振片上，观察光屏上的光斑。

- 旋转偏振片，观察光斑的变化。

当偏振片的透振方向与光屏上的光斑垂直时，光斑消失，说明光已变为线偏振光。

2. 马吕斯定律验证：- 将偏振片与检偏器放置在光具座上，使它们的透振方向互相垂直。

- 观察光屏上的光斑，记录光斑消失的位置。

- 将偏振片旋转，使透振方向与检偏器的透振方向成θ角，记录光斑再次消失的位置。

- 改变θ角，重复上述步骤，记录光斑消失的位置。

- 利用马吕斯定律，计算每次实验中光斑消失时的透射光强度。

3. 波片的性质及利用：- 将1/4波片放置在偏振片与检偏器之间，观察光屏上的光斑。

- 旋转1/4波片，观察光斑的变化。

当1/4波片的光轴与偏振片的透振方向垂直时，光斑消失，说明1/4波片的光轴方向与偏振片的透振方向成45°角。

- 改变1/4波片的光轴方向，观察光斑的变化。

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。

光的偏振偏振光的产生和特性光的偏振——偏振光的产生和特性光是一种电磁波，具有波动性和粒子性。

当光通过某些介质或物体时，它的振动方向可能会发生变化，这就是光的偏振现象。

偏振光是指在特定方向上振动的光波，与传统的自然光相比，它具有明显的方向性和特性。

一、偏振光的产生偏振光的产生可以通过吸收、散射和干涉等过程实现。

以下是几种常见的偏振光产生方式：1. 吸收偏振当自然光通过吸光性较强的介质或物体时，部分光波会被吸收，而剩下的光波则在特定方向上振动，形成偏振光。

这种偏振方式常见于偏振片等介质。

2. 散射偏振当光通过物体表面或颗粒时，发生散射现象。

在散射过程中，光的振动方向与原先传播方向有差异，造成偏振。

此种偏振方式比较复杂，其具体机制与物体的形状、大小和光的波长等有关。

3. 双折射偏振某些晶体或材料在光的传播过程中会发生双折射现象。

双折射是指光在物质中传播时，由于晶体的结构特性而分成了两股光线，这两股光线的振动方向不同，因此形成了偏振光。

二、偏振光的特性偏振光具有一些特殊的属性，这些特性决定了偏振光在科学、技术和日常生活中的应用价值。

1. 方向性偏振光的最显著特点就是具有明确的振动方向。

根据振动方向的不同，可以将偏振光分为水平偏振光、垂直偏振光、45度偏振光等。

方向性使得偏振光在光学显微镜、液晶显示器等设备中起到非常重要的作用。

2. 平行性与自然光相比，偏振光具有更好的平行性。

这意味着偏振光能够聚焦成更为集中的光束，使得其在激光器、投影仪等光学器件中应用广泛。

3. 强度衰减偏振光在传输过程中会因各种因素产生强度衰减。

这种衰减可以用偏振度来描述，偏振度是指光的偏振强度与总强度之比。

常见的偏振度包括线偏振度和环偏振度，用来衡量光的振动方向偏离程度。

4. 与介质的相互作用偏振光与物质之间的相互作用非常复杂。

不同的介质对偏振光的传播影响也不同，包括偏振光的折射、反射和吸收等现象。

这种与介质的相互作用使得偏振光在材料分析、生物医学和通信等领域有广泛的应用。

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。

偏振光的产生和检测偏振光是一种只在特定平面内振动的光波。

与非偏振光不同，非偏振光在所有方向上的振动幅度都相同。

偏振光在自然界中广泛存在，例如太阳光就是一种偏振光，自然界中的大部分生物都依赖偏振光进行导航。

此外，偏振光在现代科技领域也有着广泛的应用，如液晶显示、光纤通信等。

一、偏振光的产生1. 自然光的光源自然光是由太阳或其他恒星产生的。

由于太阳或恒星发出的光经过大气层时会受到气流、温度等影响，使得光发生折射和散射，从而使得光波在不同方向上具有不同的相位，进而在各个方向上振动幅度不同，形成自然光。

2. 偏振光的生成方法（1）线性偏振光线性偏振光可以通过偏振器生成。

偏振器是一种能够让光波在特定平面内通过，而在其他平面内则被阻挡的装置。

当自然光通过偏振器时，只有振动方向与偏振器的透振方向平行的光波可以通过，从而得到线性偏振光。

（2）圆偏振光和椭圆偏振光圆偏振光和椭圆偏振光可以通过特殊的装置生成，如线偏振光通过半波片和四分之一波片的组合。

当线偏振光的振动方向与四分之一波片的快轴方向成45度角时，通过四分之一波片后的光波将变为圆偏振光。

椭圆偏振光可以通过改变四分之一波片和半波片之间的夹角来获得。

二、偏振光的检测1. 偏振光检测的原理偏振光的检测主要是利用偏振片对光波的振动方向的筛选作用。

当偏振片的透振方向与光波的振动方向平行时，光波可以通过偏振片；当偏振片的透振方向与光波的振动方向垂直时，光波则被阻挡。

通过观察光波通过偏振片前后的强度变化，可以判断光波的偏振状态。

2. 偏振光检测的方法（1）线偏振光检测线偏振光可以通过偏振片进行检测。

当线偏振光通过偏振片时，如果光波的振动方向与偏振片的透振方向平行，则光波可以通过；如果光波的振动方向与偏振片的透振方向垂直，则光波被阻挡。

通过改变偏振片的透振方向，可以观察到光强的变化，从而判断光波的偏振方向。

（2）圆偏振光和椭圆偏振光检测圆偏振光和椭圆偏振光的检测需要使用特殊的偏振片组合，如半波片和四分之一波片。

一、实验目的1. 观察光的偏振现象，了解光偏振的基本规律。

2. 掌握偏振光的产生、检验及其相关光学元件的使用方法。

3. 通过实验验证马吕斯定律，加深对偏振光理论知识的理解。

二、实验原理光是一种电磁波，其电场矢量在不同方向上的振动决定了光的偏振状态。

当光波通过某些光学元件（如偏振片、波片等）时，其振动方向会发生变化，从而产生偏振光。

1. 偏振光的产生：自然光通过偏振片后，由于偏振片的透光方向限制，光波振动方向被限定在一个特定的平面上，从而产生线偏振光。

2. 偏振光的检验：通过偏振片观察线偏振光，可以看到明暗交替的现象，这种现象称为消光现象。

当偏振片的透光方向与线偏振光的振动方向垂直时，光无法通过偏振片，产生消光现象。

3. 马吕斯定律：当线偏振光通过第二个偏振片（检偏器）时，光强与两个偏振片透光方向夹角的余弦平方成正比。

即 I = I₀ cos²θ，其中 I₀为入射光强，θ 为两个偏振片透光方向的夹角。

三、实验仪器与材料1. 自然光源（如太阳光、激光等）2. 偏振片（两片）3. 波片（1/2波片、1/4波片）4. 支架5. 铁夹6. 光具座7. 毫米刻度尺四、实验步骤1. 将自然光源放置在光具座上，调整光源方向，使其垂直于光具座。

2. 将第一片偏振片固定在支架上，使其透光方向与光源方向垂直。

3. 将第二片偏振片固定在支架上，调整其透光方向与第一片偏振片透光方向的夹角。

4. 观察通过第一片偏振片后的光，可以看到明暗交替的现象，即消光现象。

5. 调整第二片偏振片的透光方向，使其与第一片偏振片透光方向重合，观察光强。

6. 改变第二片偏振片的透光方向，记录不同夹角下的光强。

7. 将波片（1/2波片、1/4波片）插入第一片偏振片与第二片偏振片之间，观察光强变化。

8. 重复步骤6和7，记录不同波片插入后的光强变化。

五、实验结果与分析1. 通过第一片偏振片后的光产生消光现象，说明自然光经过偏振片后成为线偏振光。

一、实验目的1. 了解偏振光的产生原理。

2. 掌握偏振光的检测方法。

3. 验证马吕斯定律，加深对光的偏振现象的认识。

二、实验原理1. 偏振光的产生光波是一种电磁波，具有横波特性。

当光波通过某些光学元件时，其振动方向会限定在某一平面内，这种光称为偏振光。

常见的偏振光产生方法有：（1）反射：当光从一种介质射向另一种介质时，部分光会被反射，反射光会发生偏振现象。

（2）折射：当光从一种介质射向另一种介质时，部分光会被折射，折射光也会发生偏振现象。

（3）起偏器：利用光学元件（如偏振片）选择性地透过某一方向的光，从而产生偏振光。

2. 偏振光的检测检测偏振光的方法主要有以下几种：（1）干涉法：利用两束偏振光相互干涉，观察干涉条纹的变化，从而判断光是否为偏振光。

（2）马吕斯定律：利用偏振片检测偏振光的振动方向，验证马吕斯定律。

（3）光电效应：利用光电探测器检测偏振光的强度变化，验证偏振光的存在。

3. 马吕斯定律当一束偏振光通过一个偏振片时，其振动方向与偏振片的透振方向平行时，光强最大；当振动方向与透振方向垂直时，光强为零。

马吕斯定律的表达式为：I = I0 cos²θ其中，I为透过偏振片后的光强，I0为入射光强，θ为入射光的振动方向与偏振片的透振方向之间的夹角。

三、实验仪器与材料1. 实验仪器：（1）He-Ne激光器（2）偏振片（两块）（3）1/4波片（两块）（4）光具座（5）白屏（6）刻度盘2. 实验材料：（1）玻璃平板（2）反射镜四、实验步骤1. 将He-Ne激光器固定在光具座上，调整激光束的传播方向，使其垂直于白屏。

2. 将一块偏振片放置在激光束的路径上，调整偏振片的透振方向，使其与激光束的振动方向平行。

3. 观察白屏上的光强变化，记录光强最大时的偏振片透振方向。

4. 将1/4波片放置在偏振片之后，调整1/4波片的位置，使透过1/4波片的光强最大。

5. 改变偏振片和1/4波片之间的夹角，观察光强变化，记录光强最小时的夹角。

一、实验目的1. 观察并理解光的偏振现象。

2. 掌握偏振光的产生和检验方法。

3. 学习使用偏振片、棱镜等光学元件分析偏振光。

4. 验证马吕斯定律，加深对偏振光理论的理解。

二、实验原理光是一种电磁波，在传播过程中，其电场矢量（E矢量）和磁场矢量（H矢量）均垂直于光的传播方向。

当光波通过某些介质时，由于介质对不同振动方向的电磁波具有不同的折射率，使得光波在传播过程中发生偏振现象。

偏振光是指光波的振动方向具有特定方向性的光。

根据偏振光的振动方向，可分为线偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光。

本实验主要研究线偏振光和椭圆偏振光。

线偏振光可以通过偏振片产生，而椭圆偏振光可以通过将线偏振光通过1/4波片产生。

三、实验仪器与材料1. 偏振片2. 棱镜3. 1/4波片4. 半导体激光器5. 光具座6. 光电倍增管探头7. 光电流放大器8. 记录仪四、实验步骤1. 观察线偏振光将偏振片放置在激光器出射光束的路径上，观察光束经过偏振片后的变化。

旋转偏振片，观察光束亮度的变化，验证线偏振光的特性。

2. 检验偏振光将两个偏振片分别放置在激光器出射光束的路径上，其中一个作为起偏器，另一个作为检偏器。

观察光束经过两个偏振片后的变化。

旋转检偏器，观察光束亮度的变化，验证马吕斯定律。

3. 产生椭圆偏振光将线偏振光通过1/4波片，观察出射光束的变化。

旋转1/4波片，观察出射光束的变化，验证椭圆偏振光的特性。

4. 分析偏振光将椭圆偏振光分别通过偏振片和1/4波片，观察光束的变化。

旋转偏振片和1/4波片，分析偏振光的偏振状态。

五、实验结果与分析1. 观察到光束经过偏振片后，光束的亮度发生变化，验证了线偏振光的特性。

2. 观察到光束经过两个偏振片后，光束的亮度发生变化，验证了马吕斯定律。

3. 观察到线偏振光通过1/4波片后，光束变为椭圆偏振光，验证了椭圆偏振光的特性。

4. 通过分析偏振光的偏振状态，加深了对偏振光理论的理解。

六、实验结论1. 光的偏振现象是由于光波在传播过程中，电场矢量（E矢量）和磁场矢量（H矢量）具有特定方向性。

3.12偏振光的产生与检测【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）掌握偏振光的产生和检验方法；（3）观测圆偏振光和椭圆偏振光.【实验装置】光具座、激光器、白光源、光功率计、起偏器、检偏器、1/4波片、1/2波片、带小孔光屏【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,且E和H均垂直于光的传播方向，如图3-12-1所示，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.图3-12-1光传播与振动示意图自然光源（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.然而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（1）反射式起偏器（或透射式起偏器）当自然光在两种介质的界面上反射或折射时，反射光和折射光都将成为部分偏振光.逐渐增大入射角，当达到某一特定值时，反射光成为完全偏振光，其振动面垂直于入射面，如图3-12-2起偏角(亦称布儒斯持角).图3-12-2反射起偏光路图由布儒斯特定律可得120tan n n i =（3-12-1） 例如当光由空气射向n 的玻璃平面时，0057i =.若入射光以起偏角0i 射到玻璃面上，则反射光为全偏振光，面折射光不是全偏振光，但这时它的偏振化程度最高.如使自然光以起偏角0i 入射并透过多层玻璃(称玻璃片堆)．则透射出来的光也将接近于全偏振光，它的振动面与入射面平行.（2）晶体起偏器利用某些晶体的双折射现象，也可获得全偏振光，如尼科尔棱镜等.（3）偏振片（分子型薄膜偏振片）聚乙烯醇胶膜内部含有刷状结构的链状分子，在胶膜被拉伸时，这些链状分子被拉直并平行排列在拉伸方向上.由于吸收作用，拉伸过的薄膜只允许振动取向平行于分子排列方向(此方向称为偏振片的偏振轴)的光通过.利用它可获得线偏振光.偏振片是一种常用的“起偏”元件，用它可获得截面积较大的偏振光束．而且出射偏振光的偏振化程度可达98％.鉴别光的偏振状态的过程称为检偏，它所用的装置称为检偏器.实际上，起偏器和检偏器是通用的，用于起偏的偏振片称为起偏器，把它用于检偏，就成为检偏器了.按照马吕斯定律，强度为0I 的线偏振光，通过检偏器后．透射光的强度为：θ20cos I I =（3-12-2）式中θ为入射光偏振方向与检偏器偏振轴之间的夹角.显然，当以光线传播方向为轴转动检偏器时，透射光强度将会发生周期性变化.当θ＝0°时，透射光强度最大（如图3-12-3（a ）所示）；当θ＝90°时，透射光强度为极小(消光状态（如图3-12-3（b ）所示)，接近于全暗；当0°＜θ＜90°时，透射光强度介于最大和最小之间.因此，根据透射光强度变化情况，可以区别线偏振光、自然光和部分偏振光.图3-12-3表示自然光通过起偏器和检偏器的变化情况.图3-12-3自然光经过起偏器和偏振器的情况 本实验是利用偏振片（起偏器和检偏器）观察偏振光的偏振情况.3.波片的偏光作用波片也称相位延迟片，是由晶体制成的厚度均匀的薄片，其光轴与薄片表面平行，它能使晶片内的o 光和e 光通过晶片后产生附加相位差.根据薄片的厚度不同，可以分为1/2波长片，1/4波长片等，所用的1/2、1/4波长片皆是对钠光而言的.当线偏振光垂直射到厚度为L ，表面平行于自身光轴的单轴晶片时，则寻常光（o 光）和非常光（e 光）沿同一方面前进，但传播的速度不同.这两种偏振光通过晶片后，它们的相位差ϕ为： ()o e 2πn n L ϕλ=- （3-12-3） 其中，λ为入射偏振光在真空中的波长，0n 和e n 分别为晶片对o 光e 光的折射率，L 为晶片的厚度.我们知道，两个互相垂直的，同频率且有固定相位差的简谐振动，可用下列方程表示（通过晶片后o 光和e 光的振动）：()e o sin sin X A t Y A t ωωϕ=⎧⎪⎨=+⎪⎩从两式中消去t ，经三角运算后得到全振动的方程式为：222222cos sin e o e o X Y XY A A A A ϕϕ++= （3-12-4）由式（3-12-4）可知：①当πϕk =（k =0，1，2，……）时，为线偏振光；②当()π212K ϕ=+（k =0，1，2，……）时，为正椭圆偏振光，在A o = A e 时，为圆偏振光；③当ϕ为其他值时，为椭圆偏振光.在某一波长的线偏振光垂直入射于晶片的情况下，能使o 光和e 光产生相位差πϕ)12(+=K （相当于光程差为λ/2的奇数倍）的晶片，称为对应于该单色光的二分之一波片（λ/2波片），与此相似，能使o 光和e 光产生相位()π212K ϕ=+（相当于光程差为λ/4的奇数倍）的晶片，称为四分之一波片（λ/4波片）.本实验中所用波片（λ/4）是对6328A （H e -N e 激光）而言的.如图3-12-4所示，当振幅为A 的线偏振光垂直入射到λ/4波片上，其振动方向与波片光轴成θ角时，由于o 光和e 光（通过波晶片后）的振幅分别为A sin θ和A cos θ，所以通过λ/4波片后合成的偏振状态也随角度θ的变化而不同.① 当θ=0°时，获得振动方向平行于光轴的线偏振光；② 当2/πθ=时，获得振动方向垂直于光轴的线偏振光；② 当4/πθ=时，同时A e = A o 获得圆偏振光；③ 当θ为其他值时，经过λ/4波片后为椭圆偏振光.图3-12-4 3．椭圆偏振光的测量椭圆偏振光的测量包括长、短轴之比及长、短轴方位的测定.如图3-29所示，当检偏器方位与椭圆长轴的夹角为ϕ时，则透射光强为：222212cos sin I A A ϕϕ=+ （3-12-5）图3-12-5 当ϕ=πK 时21max A I I == （3-12-6）当()π212K ϕ=+时22min A I I == （3-12-7）则椭圆长短轴之比为 min max 21I I A A = （3-12-8）椭圆长轴的方位即为max I 的方位.【实验内容和步骤】1．起偏与检偏鉴别自然光与偏振光（1）如图3-12-6所示，在光源至光屏的光路上插入起偏器P 1，旋转P 1，观察光屏上光斑强度的变化情况；图3-12-6 （2）在起偏器P 1后面再插入检偏器P 2，固定P 1方位，旋转P 2，旋转360°，观察光屏上光斑强度的变化情况，并将光屏上最强和最弱时的对应旋转角度记录到表3-12-1中；（3）以光功率计代替光屏接收P 2出射的光束，旋转P 2，每转过10°记录一次相应的光功率值，共转180°，将相应的实验数据记录到表3-12-2中，且利用实验数据在坐标纸上作出I ～cos 2θ关系曲线，看其是否与马吕斯定律相一致.2. 观测椭圆偏振光和圆偏振光参照图3-12-3（b ）所示,先使起偏器P 1和检偏器P 2偏振轴垂直（即检偏器P 2后的光屏上处于消光状态），在起偏器P 1和检偏器P 2之间插入λ/4波片（如图3-12-6），转动波片使P 2后的光屏上仍处于消光状态（使λ/4波片光轴与起偏器P 1透光轴方向平行）.用光功率计取代光屏.（2）将起偏器P 1转过20°，调节光功率计的位置尽可能使得P 2透射出的偏振光全部进入光功率计的接受范围.转动检偏器P 2找出功率最大的位置，并记下相应光功率值.重复测量3次，求平均值.（3）转动P 1，使P 1的光轴与λ/4波片的光轴的夹角依次为30°、45°、60°、75°、90°值，在取上述每一个角度时，都将检偏器P 2转动一周，观察从P 2透出光的强度变化.【注意事项】（1）实验中各元件不能用手摸，实验完毕后按规定位置放置好；（2）不要让激光束直接照射或反射到人眼内.【实验数据和结果处理】因此根据表3-12-2所得数据便可用来验证马吕斯定律θ20cos I I =.【思考与讨论题】（1）如何应用光的偏振现象说明光的横波特性？怎样区别自然光和偏振光？（2）玻璃平板在布儒斯特角的位置上时，反射光束是什么偏振光？它的振动是在平行于入射面内还是在垂直于入射面内？（3）/4λ波片与P 1的夹角为何值时产生圆偏振光？为什么？（4）两片偏振片用支架安置于光具座上，正交后消光，一片不动，另一片的2个表面旋转180°，会有什么现象？如有出射光，是什么原因？（5）2片正交偏振片中间再插入一偏振片会有什么现象？怎样解释？（6）波片的厚度与光源的波长什么关系？【附录】光学实验中常用光源能够发光的物体统称为光源.实验室中常用的是将电能转换为光能的光源—电光源.常见的有热辐射光源和气体放电光源及激光光源3类.1．热辐射光源常用的热辐射光源是白炽灯.普通灯泡就是白炽灯，可作白色光源，应按仪器要求和灯泡上指定的电压使用，如光具座、分光计、读数显微镜等.2．气体放电光源实验室常用的钠灯和汞灯（又称水银灯）可作为单色光源，它们的工作原理都是以金属Na 或Hg 蒸汽在强电场中发生的游离放电现象为基础的弧光放电灯.在220V 额定电压下，低压钠灯发出波长为589.0nm 和589.6nm 的两种单色黄光最强，可达85%，而其他几种波长为818.0nm 和819.1nm 等的光仅有15%.所以，在一般应用时取589.0nm 和589.6nm 的平均值589.3nm 作为钠光灯的波长值.汞灯可按其气压的高低，分为低压汞灯、高压汞灯和超高压汞灯.低压汞灯最为常用，其电源电压与管端工作电压分别为220V 和20V ，正常点燃时发出青紫色光，其中主要包括7种可见的单色光，它们的波长分别是612.35nm （红）、579.07nm 和576.96nm （黄）、546.07nm （绿）、491.60nm （蓝绿）、435.84nm （蓝紫）、404.66nm （紫）.使用钠灯和汞灯时，灯管必须与一定规格的镇流器（限流器）串联后才能接到电源上去，以稳定工作电流.钠灯和汞灯点燃后一般要预热3～4分钟才能正常工作，熄灭后也需冷却3～4分钟后，方可重新开启.3．激光光源激光是20世纪60年代诞生的新光源.激光（Laser ）是“受激辐射光放大”的简称.它具有发光强度大、方向性好、单色性强和相干性好等优点.激光器是产生激光的装置，它的种类很多，如氦氖激光器、氩离子激光器、二氧化碳激光器、红宝石激光器等.实验室中常用的激光器是氦氖（H e -N e ）激光器.它由激光工作的氦氖混合气体、激励装置和光学谐振腔3部分组成.氦氖激光器发出的光波波长为632.8nm ，输出功率在几毫瓦到十几毫瓦之间，多数氦氖激光管的管长为200～300mm ，两端所加高压是由倍压整流或开关电源产生，电压高达1500～8000V ，操作时应严防触摸，以免造成触电事故.由于激光束输出的能量集中，强度较高，使用时应注意切勿迎着激光束直接用眼睛观看.目前，气体放电灯的供电电源广泛采用电子整流器，这种整流器内部由开关电源电路组成，具有耗电小、使用方便等优点.光学实验中，常把光束扩大或产生点光源以满足具体的实验要求，图3-31和图3-32表示两种扩束的方法，它们分别提供球面光波和平面光波.图3-12-7 图3-12-8。

偏振光实验报告实验名称：偏振光实验报告实验目的：1. 了解偏振光的概念和特性。

2. 学习如何产生和检测偏振光。

3. 观察偏振光在不同介质中的传播特性。

实验器材：1. 光源：激光器或白光源。

2. 偏振片：线偏振片和旋转器。

3. 透射介质：包括空气、玻璃等透明材料。

实验步骤：1. 将光源打开，并将线偏振片插入光路中。

2. 调整线偏振片的方向，观察光强的变化。

当线偏振片的方向与光源偏振方向垂直时，光强最小；当二者平行时，光强最大。

3. 旋转线偏振片，观察光强的变化。

当线偏振片旋转到与光源偏振方向平行或垂直时，光强最小，其他角度下光强介于最小和最大之间。

4. 将光线通过不同介质，如玻璃、水等，观察光的偏振是否改变。

实验结果：1. 通过调整线偏振片的方向，观察到光强的变化。

光强最小时，线偏振片与光源偏振方向垂直；光强最大时，二者平行。

2. 通过旋转线偏振片，观察到光强的变化。

最小光强对应线偏振片与光源偏振方向平行或垂直，其他角度下光强介于最小和最大之间。

3. 观察到光在介质中的传播会改变偏振方向。

讨论与分析：1. 通过实验，我们验证了线偏振片可以改变光强的特性，这是由于光在穿过线偏振片时只允许某个方向的偏振光通过。

2. 实验还观察到光在不同介质中的传播会改变偏振方向，这是由于介质中的分子结构或颗粒会引起光的散射，使原先的偏振方向发生改变。

3. 偏振光在实际应用中具有重要意义，如在液晶显示器中利用偏振片控制光的透过，实现显示效果。

结论：通过偏振光实验，我们了解了偏振光的概念和特性，并观察了其在介质中的传播特性。

实验结果验证了线偏振片可以改变光强的特点，并观察到光在介质中传播时偏振方向发生改变。

偏振光在实际应用中有着广泛的应用价值。

竭诚为您提供优质文档/双击可除光的偏振研究实验报告篇一：实验报告_偏振光的产生和检验【实验题目】偏振光的产生和检验【实验记录与数据处理】1．线偏振光的获得与检验1）器件光路示意图(2分)：3）贴图(3分)：曲线（直角坐标）2．椭圆偏振光的获得与检验1）器件光路示意图(2分)：3）贴图(5分)：15°和45°的曲线图（极坐标）光强与检偏器角度的关系（?=15?）光强与检偏器角度的关系（?=45?）3.1/2波片的研究1）器件光路示意图(2分)：3）结论(2分)：关系：根据数据可得，在误差允许的范围内，△?=2△?。

4．玻璃起偏与brewster角的测定1）器件光路示意图(2分)：2）brewster角ip的测量记录(1分)3）玻璃的折射率(3分)。

n?n0tanip?1.000277*tan51.8?玻璃折射率为n?1.271125【结论与讨论】1.由实验一可得，在振动方向与透视轴夹角从90°减少至0°过程中，透视光强度逐渐由零增至最大值，与马吕斯定律I=Iocos?相符合。

2.由实验二可得，当入射光与玻片夹角β=0°，透过检偏器的光强最小，可知透过1/4玻片得到的是沿玻片慢轴的线偏振光；当β=15°，旋转检偏器一周后，得到的光强呈周期性变化，且最小值与最大值差值较大，光强最大值小于实验一中线偏振光的光强，再根据I~?曲线图即可知透过1/4玻片得到的是椭圆偏振光；当β=45°，旋转检偏器一周后，发现得到的光强变化不大，且光强大小界于β=15°时椭圆偏振光的光强最大值和最小值之间，再根据I~?曲线图即可知透过1/4玻片得到的是圆偏振光。

3.由实验三可得，线偏振光经过1/2玻片后仍为线偏振光，振动方向旋转了2?（?为入射光的偏振方向与玻片慢轴方向的夹角）。

4.实验四产生较大误差，误差原因为由于光线变化较小，且很难做到消光。

偏振光的产生和检测方法偏振光是指处于特定方向的光波，它的波动方向只沿着某一平面振动。

在近年来的科学研究和技术应用中，偏振光的产生和检测方法得到了广泛关注。

本文将介绍偏振光的产生原理以及几种常见的偏振光检测方法。

首先，我们来了解偏振光的产生原理。

光波是一种横波，它的电场矢量在空间中以曲线的方式振动。

当沿着某一方向振动的电场矢量强度最大时，就产生了偏振光。

偏振光的产生可以通过以下几种方法实现。

一种常见的偏振光产生方法是通过偏振片。

偏振片是一种特殊的光学元件，它可以选择性地透过特定方向振动的光，而阻挡其他方向振动的光。

偏振片通常由某种具有吸收性能的有机材料制成，它的分子结构可以使特定方向的电场矢量被吸收而实现偏振功能。

通过调节偏振片的方向，我们可以产生不同方向的偏振光。

除了偏振片，还可以利用其他物理现象来产生偏振光，比如布儒斯特角现象。

布儒斯特角是指当光线入射到介质界面上，入射角等于布儒斯特角时，反射光全部是偏振光。

这种现象是由于不同波长的光在介质中的折射率不同，从而导致反射光产生偏振。

这一现象在光学元件设计和光学通信中具有重要意义。

发展到现代科技中，人们还可以通过液晶技术产生偏振光。

液晶是一种特殊的物质，它具有介于液体和固体之间的性质。

当液晶分子排列有序时，它可以选择性地通过特定方向的光，从而实现偏振功能。

利用液晶的这一特性，我们可以制造出各种类型的液晶显示器和调节器。

在实际应用中，我们需要可靠地检测偏振光的强度和方向。

下面介绍几种常见的偏振光检测方法。

首先，可以利用偏振片来检测偏振光的强度。

偏振片有一个特性，就是它只能透过与其方向相同的偏振光，而将其他方向的偏振光阻挡。

因此，通过调节偏振片的方向，我们可以逐渐减少透过的偏振光强度，从而得到偏振光的强度信息。

除了偏振片，还可以使用偏振分束器来检测偏振光的强度和方向。

偏振分束器是一种将入射光分成两个具有不同偏振方向的光束的光学元件。

其中一个光束透过，另一个光束则反射。

光学实验期末小论文学院：物理与电子科学学院班级：2013 级物理二班学号:2010921204姓名：陈杰偏振光的产生和检验一.摘要：光的偏振是指光的振动方向与光的传播方向的不对称性.偏振现象是证明光为横波的最有力的证据，在科学上具有极其重要的意义。

它不但丰富了光的波动说的内容,而且具有重要的应用价值。

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.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状态的器件。

二。

关键词：He—Ne激光器，光具座，光靶，光学测角台，偏振片,波片，白屏，CD盒. 自然光。

Natural light is the direction of the amplitude of the same light，for natural light，its direction of vibration in the vertical plane in the direction of propagation of light advisable all possible direction, not a direction advantage. If all the direction of light vibration are decomposed to two perpendicular directions，then in the two directions of vibration amplitude and energy are equal。

The line is in perpendicular to the direction of propagation of plane polarized light, the light vector only along a fixed direction vibration。