大学物理实验偏振光的观测与研究样本

偏振光的观测与研究~~实验报告
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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。

实验3.4 光的偏振特性研究一、实验目的（1）了解自然光和偏振光的定义及特性。

（2）观察光的偏振现象，了解偏振光的产生方法和检验方法。

（3）了解波片的作用和用波片产生椭圆和圆偏振光及其检验方法。

二、实验仪器GSZ-Ⅱ光学平台（配有光具座、氦氖激光器及电源、扩束镜、偏振片、波片、观察屏等）。

三、实验原理1.自然光和偏振光的定义自然光：由普通光源所发射的光波，在光的传播方向上，任意一个场点，光矢量既有空间分布的均匀，又有时间分布的均匀性。

偏振光：光矢量相对于光的传播方向分布的非对称性。

部分偏振光：光波光矢量的振动在传播过程中只是在某一确定的方向上占有相对优势。

平面偏振光：光在传播的过程中光矢量的振动只限于某一特定的平面内。

圆偏振光：在光的传播方向上，任意一个场点光矢量以一定的角速度转动它的方向，但大小不变，其光矢量的末端在垂直于光传播方向的平面内的投影是一个圆。

椭圆偏振光：在光的传播方向上，任意一个场点光矢量即改变它的大小，又以一定的角速度转动它的方向，其光矢量的末端在垂直于光传播方向的平面内的投影是一个椭圆。

2.偏振光的产生及检验方法（1）平面偏振光的产生和检验方法：产生：本次实验中我们利用偏振片来生成平面偏振光。

偏振片是由具有二向色性的晶体制作成的，这些晶体对不同方向振动的光矢量具有不同的吸收本领，当自然光入射到这些晶体上时，透射光的光矢量仅在某一个特定的方向上，形成了平面偏振光。

检验：线性偏振光通过检偏器后，按照马吕斯定律，强度为I0的线偏振光通过检偏器，透射光的强度为I=I0cos2α,α=0/π时，透射光的强度最大，当α= (π/2)/(3π/2)时，透射光的强度为0，出现消光现象。

所以偏振器旋转一周，透射光的强度将发生强弱变化，并且消光两次，根据这个特点可以检测是否有平面偏振光。

（2）椭圆和圆偏振光的产生和检验方法：产生：波片是光轴平行于晶面的各向异性晶体薄片。

双折射是光束入射到各向异性的晶体，分解为两束光而沿不同方向折射的现象。

大学物理实验报告偏振光大学物理实验报告：偏振光引言在物理学中，光是一种电磁波，它的振动方向可以是任意的。

然而，当光通过特定的材料或经过特定的处理后，它的振动方向会被限制在一个特定的方向上，这种光称为偏振光。

偏振光在现代科技中有着广泛的应用，例如液晶显示屏、偏振墨镜等。

本次实验旨在通过实际操作和测量，深入了解偏振光的特性和相关原理。

实验一：偏振片的特性实验一旨在研究偏振片的特性。

我们使用了一束白光，通过一系列偏振片，观察光的强度变化。

首先，我们将一片偏振片放在光源前方，并调整偏振片的方向。

我们观察到，当偏振片的方向与光的振动方向垂直时，光的强度最小；而当偏振片的方向与光的振动方向平行时，光的强度最大。

这表明偏振片可以选择性地通过特定方向的光，而阻挡其他方向的光。

接下来，我们在光源后方再放置一片偏振片，并将其方向与前一片偏振片的方向垂直。

我们发现，光的强度几乎为零，无法通过第二片偏振片。

这是因为第一片偏振片已经选择性地通过了特定方向的光，而第二片偏振片的方向与通过的光垂直，导致光无法通过。

实验二：马吕斯定律的验证实验二旨在验证马吕斯定律，即光的振动方向在经过偏振片后会发生旋转。

我们使用了一束偏振光，并在光路中加入了一片旋转的偏振片。

通过调整旋转偏振片的角度，我们观察到光的强度发生了周期性的变化。

这说明光的振动方向在经过旋转偏振片后发生了旋转。

进一步实验表明，当旋转偏振片的角度为90°时，光的强度最小；而当旋转偏振片的角度为0°或180°时，光的强度最大。

这与马吕斯定律的预期结果一致。

实验三：马吕斯定律的应用实验三旨在利用马吕斯定律，实现光的偏振和解偏振。

我们使用了一束偏振光，并在光路中加入了一片旋转的偏振片。

通过调整旋转偏振片的角度，我们可以改变光的偏振方向。

然后，我们加入一片固定方向的偏振片，将光通过。

我们观察到，当旋转偏振片的角度与固定偏振片的方向垂直时，光无法通过；而当旋转偏振片的角度与固定偏振片的方向平行时，光可以通过。

大学物理偏振光实验报告大学物理偏振光实验报告引言：偏振光是光波在传播过程中振动方向固定的光波，其振动方向与传播方向垂直。

在本次实验中，我们将通过一系列实验来研究偏振光的性质和应用。

通过实验，我们将探索偏振光在介质中的传播规律、偏振片的工作原理以及偏振光的应用。

实验一：偏振片的特性研究在这个实验中，我们将使用偏振片来研究偏振光的特性。

首先，我们将光源调整到最亮的状态，然后将一个偏振片放在光源前方。

随着我们旋转偏振片，我们会观察到光的强度发生变化。

这是因为偏振片只允许特定方向的光通过，其他方向的光被滤除掉。

通过旋转偏振片，我们可以改变通过偏振片的光的振动方向，从而改变光的强度。

实验二：马吕斯定律的验证在这个实验中，我们将验证马吕斯定律，即入射光的偏振方向与透射光的偏振方向之间的关系。

我们将使用一个偏振片作为偏振器，一个偏振片作为分析器。

我们将调整偏振器的角度，观察透射光的强度变化。

根据马吕斯定律，当偏振器和分析器的偏振方向相同时，透射光的强度最大；当两者的偏振方向垂直时，透射光的强度最小。

通过实验，我们可以验证这一定律。

实验三：双折射现象的观察在这个实验中，我们将研究双折射现象。

我们将使用一块具有双折射性质的晶体，如石英晶体。

当将光线通过这块晶体时，我们会观察到光线分裂成两束，这是因为晶体中存在两个不同的折射率。

我们可以调整入射光的角度和晶体的厚度，观察到不同的双折射现象，如双折射光线的偏振状态和双折射光线的干涉等。

实验四：偏振光的应用在这个实验中，我们将研究偏振光的应用。

首先，我们将使用偏振片来解析光源中的偏振光，从而得到纯净的偏振光。

然后，我们将使用偏振光来研究材料的光学性质，如透射率和反射率。

通过调整偏振光的偏振方向和入射角度，我们可以得到不同的光学性质数据，从而深入了解材料的光学特性。

结论：通过这一系列的实验，我们深入研究了偏振光的性质和应用。

我们通过验证马吕斯定律，了解了入射光和透射光的偏振方向之间的关系。

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。

图2 二向色性起偏《大学物理》光的偏振现象的研究实验姓 名学 号 班 级桌 号 教 室实验日期 20 年 月 日 时段 指导教师一. 实验目的1. 观察光的偏振现象，加深对光偏振基本规律的认识；2. 了解产生和检验偏振光的基本方法；3. 验证马吕斯定律；4．1/2波片，1/4波片的研究； 5.利用旋光现象测定蔗糖溶液浓度. 二. 实验仪器导轨和机座, 带布儒斯特窗的氦氖激光器, 激光器架, 偏振片、波片架, 滑动座(4个)， 光传感器(光电探头)，光功率测试仪，偏振片（2个），1/2波片（波长632.8nm ），1/4波片（波三. 实验原理1. 偏振光的基本概念光波是一种电磁波，它的电矢量 和磁矢量 相互垂直，并垂直于光的传播方向。

通常人们用电矢量 代表光的振动方向，并将电矢量和光的传播方向所构成的平面称为光的振动面。

在传播过程中，电矢量的振动方向始终在某一确定方向的光称为平面偏振光或线偏振光，如图1(a)所示。

振动面的取向和光波电矢量的大小随时间作有规律的变化，光波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时，称为椭圆偏振光或圆偏振光，评 分教师签字图1 平面偏振光、自然光和部分偏振光图3 双折射起偏原理图人眼逆光来看，若电矢量末端按照顺时针方向旋转，则称为右旋椭圆或右旋圆偏振光，反之为左旋。

通常光源发出的光波有与光波传播方向相垂直的一切可能的振动方向，没有一个方向的振动比其它方向更占优势。

这种光源发射的光对外不显现偏振的性质，称为自然光，如图1(b)所示；如果光波电矢量的振动在传播过程中只是在某一确定方向上占优势，则此偏振光称为部分偏振光，如图1(c)所示。

将自然光变成偏振光的器件称为起偏器，用来检验偏振光的器件称为检偏器。

实际上，起偏器和检偏器是互为通用的。

下面介绍几种常用的起偏和检偏方法。

２. 二向色性起偏、马呂斯定律、双折射起偏二向色性起偏：物质对不同方向的光振动具有选择吸收的性质，称为二向色性。

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。

大物实验偏振光实验报告大物实验偏振光实验报告引言：偏振光实验是现代光学研究中的重要实验之一，通过对光的偏振现象的研究，可以深入了解光的性质和行为。

本次实验旨在通过使用偏振光器和偏振片，观察光的偏振现象，并对其进行实验验证和分析。

实验装置：本次实验所使用的装置主要包括：光源、偏振光器、偏振片、准直器和检光器。

光源是实验中产生光的基础设备，偏振光器和偏振片则是实现光的偏振的关键元件，准直器和检光器则用于观察和测量光的偏振状态。

实验步骤：1. 将光源放置在适当位置，确保光线稳定且充足。

2. 将偏振光器插入光路中，调节偏振光器的角度，观察光的强度变化。

3. 在光路中插入偏振片，调节偏振片的方向，观察光的透过情况。

4. 使用准直器将光线聚焦，使其能够通过检光器进行观察和测量。

5. 使用检光器测量通过偏振片后的光的强度，记录数据。

实验结果：通过实验观察和测量，我们得到了以下结果：1. 当偏振光器的角度与光的振动方向相同时，光的强度最大。

2. 当偏振光器的角度与光的振动方向垂直时，光的强度最小。

3. 当偏振片的方向与光的振动方向平行时，光可以完全透过。

4. 当偏振片的方向与光的振动方向垂直时，光无法透过。

讨论与分析：通过对实验结果的观察和分析，我们可以得出以下结论：1. 光的偏振是指光波中电场矢量振动方向的特性。

2. 偏振光器可以通过调节其角度，使特定方向的光通过，而将其他方向的光阻挡。

3. 偏振片可以通过调节其方向，选择性地透过或阻挡特定方向的光。

4. 光的偏振状态可以通过测量透过偏振片后的光的强度来确定。

实验应用：偏振光实验在实际应用中有着广泛的用途，以下是一些典型的应用领域：1. 光学显微镜：利用偏振光可以提高显微镜的分辨率和对比度，使观察到的样品细节更加清晰。

2. 液晶显示器：液晶分子的排列方式和偏振光之间的相互作用，使得液晶显示器能够通过控制光的偏振状态来实现图像的显示。

3. 光学通信：通过调节光的偏振状态，可以实现光信号的编码和解码，提高光通信系统的传输速率和可靠性。

第1篇一、实验目的1. 观察光的偏振现象，加深对光的偏振规律的认识。

2. 掌握产生和检验偏振光的光学元件（如偏振片、1/4波片等）的工作原理。

3. 学习使用偏振片进行光路准直和极坐标作图。

二、实验原理1. 光的偏振现象：光是一种电磁波，其电场矢量E在垂直于光传播方向的平面上可以有不同的振动方向。

当光在传播过程中，若电场矢量E保持一定的振动方向，则称为偏振光。

2. 偏振片：偏振片是一种具有选择性吸收特定方向振动光线的材料。

当自然光通过偏振片时，只有与偏振片偏振方向一致的光线能够通过，从而实现光的偏振。

3. 1/4波片：1/4波片是一种厚度为1/4波长（λ/4）的透明介质，它可以将线偏振光转换为椭圆偏振光或圆偏振光。

4. 马吕斯定律：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与入射光强度I0之间的关系为：I = I0 cos²θ。

三、实验仪器1. 光具座2. 偏振片3. 1/4波片4. 激光器5. 白屏6. 直尺7. 量角器四、实验步骤1. 将激光器发出的激光照射到白屏上，调整激光器与白屏的距离，使激光在白屏上形成明亮的点。

2. 将偏振片放置在激光器与白屏之间，调整偏振片的偏振方向，观察白屏上的光点变化。

3. 记录偏振片偏振方向与光点变化的关系，分析光的偏振现象。

4. 将1/4波片放置在偏振片与白屏之间，调整1/4波片的光轴方向，观察白屏上的光点变化。

5. 记录1/4波片光轴方向与光点变化的关系，分析1/4波片的作用。

6. 将偏振片与1/4波片组合，观察白屏上的光点变化，分析光的偏振现象。

7. 利用偏振片和1/4波片进行光路准直，观察准直效果。

8. 使用直尺和量角器测量偏振片和1/4波片的偏振方向，分析极坐标作图方法。

五、实验结果与分析1. 当偏振片的偏振方向与光点变化方向一致时，光点亮度最大；当偏振片的偏振方向与光点变化方向垂直时，光点亮度最小。

2. 1/4波片可以将线偏振光转换为椭圆偏振光或圆偏振光，当1/4波片的光轴方向与偏振片的偏振方向成45°时，光点亮度最大。

大学物理实验报告系列之偏振光的分析HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】【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）、632.8nm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3. 鉴别各种偏振光的方法和步骤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】波长为632.8nm时玻璃对于空气的相对折射率为1.5399。

现象：两次最亮，两次消光。

结论：圆偏振光如果使检偏器的透振方向与暗方向平行，1/4波片与检偏器透振方向垂直或平行。

现象：两次亮光，两次消光结论：椭圆偏振光现象：两最亮，两次消光 结论：线偏振光【小结与讨论】1. 实验测的了632.8nm 时玻璃对空气的折射率为1.5399。

2. 单色自然光经过起偏器和检偏器，旋转检偏器一周，发现光电流相应出现两次消光现象，是分析其原因。

答：当检偏器的偏振化的方向和检偏器的偏振化的方向为2π和3π时，根据马吕斯定律θ20cos I I =可知，出现两次光强为零的情况，即光电流出现了2次消光现象。

大学物理偏振光实验报告一、实验目的1、观察光的偏振现象，加深对偏振光的理解。

2、掌握偏振片的起偏和检偏原理，学会用马吕斯定律测量偏振光的强度。

3、了解 1/4 波片的作用，测量线偏振光通过 1/4 波片后的偏振状态。

二、实验原理1、偏振光的基本概念自然光：在垂直于光传播方向的平面内，沿各个方向振动的光矢量的振幅都相等。

线偏振光：在垂直于光传播方向的平面内，光矢量只沿一个固定方向振动。

部分偏振光：在垂直于光传播方向的平面内，光矢量在某一方向上的振动较强，而在与之垂直的方向上振动较弱。

2、偏振片起偏：偏振片只允许某一方向的光振动通过，而吸收与之垂直方向的光振动，从而将自然光变成线偏振光。

检偏：通过旋转检偏器，可以观察到透过光的强度发生变化。

3、马吕斯定律当一束强度为 I₀的线偏振光通过检偏器后，其强度 I 为：I ＝I₀cos²θ，其中θ 为线偏振光的振动方向与检偏器透光轴方向的夹角。

4、 1/4 波片作用：当线偏振光垂直入射到 1/4 波片上时，出射光可能成为椭圆偏振光或圆偏振光。

若入射光振动方向与波片光轴夹角为 45°，则出射光为圆偏振光；若夹角不为 45°，则出射光为椭圆偏振光。

三、实验仪器1、光源（钠光灯）2、两个偏振片3、 1/4 波片4、光具座5、光电探测器四、实验内容及步骤1、观察自然光和偏振光打开钠光灯，让光直接照射到光屏上，观察光的强度和特点，此时为自然光。

在光路中插入一个偏振片，旋转偏振片，观察光屏上光强的变化，此时得到线偏振光。

2、验证马吕斯定律将两个偏振片安装在光具座上，使它们的透光轴相互平行，此时透过第二个偏振片的光强最大。

旋转第二个偏振片，每隔 10°记录一次透过光的强度，计算出 I/I₀的值，并与cos²θ 进行比较。

3、观察线偏振光通过 1/4 波片后的偏振状态让线偏振光垂直入射到 1/4 波片上，旋转 1/4 波片，观察透过光的强度和偏振状态的变化。

大学物理偏振光实验报告大学物理偏振光实验报告引言：光是一种电磁波，它在空间中传播时具有振动方向。

而偏振光则是指光波中的电场矢量在特定方向上振动的光。

物理学家发现，光的偏振性质对于理解光的本质以及应用于各个领域都具有重要意义。

本实验旨在通过观察偏振光的特性，深入了解光的偏振现象。

实验一：偏振片的特性实验中，我们使用了一块偏振片和一束自然光源。

将偏振片放在光路中，我们观察到光线的亮度明显降低，这是因为偏振片只允许某个特定方向的光通过，其他方向的光被吸收或者散射。

通过旋转偏振片，我们发现光的亮度随着角度的变化而改变，这表明偏振片只允许特定方向的光通过。

实验二：马吕斯定律的验证马吕斯定律是描述偏振光传播的重要定律。

为了验证该定律，我们使用了两块偏振片。

将第一块偏振片称为偏振器，将第二块偏振片称为偏振分析器。

我们发现，当偏振器和偏振分析器的振动方向相同时，透过偏振分析器的光亮度最大。

而当两者的振动方向垂直时，透过偏振分析器的光亮度最小。

这验证了马吕斯定律，即光的偏振方向与偏振分析器的振动方向垂直时，光的强度最小。

实验三：双折射现象双折射是指某些晶体在光传播过程中会发生折射现象，光线被分为两束，并且沿不同方向传播。

为了观察双折射现象，我们使用了一块双折射晶体和一束线偏振光。

当线偏振光通过双折射晶体时，我们观察到光线被分为两束，并且沿不同方向传播，这是由于晶体内部的结构导致光的振动方向发生了变化。

通过旋转双折射晶体，我们发现两束光的强度随着角度的变化而改变，这进一步验证了双折射现象的存在。

实验四：偏振光的应用偏振光在实际生活中有着广泛的应用。

例如，在太阳镜和墨镜中，通过使用偏振片来过滤掉反射光和散射光，减少眩光的影响。

此外，偏振光还在光学仪器、显示器和通信技术等领域中有着重要的应用。

通过研究偏振光的特性，我们可以更好地理解和应用光学原理。

结论：通过本次实验，我们深入了解了偏振光的特性。

我们通过观察偏振片的特性、验证马吕斯定律、观察双折射现象以及了解偏振光的应用，加深了对光的偏振性质的理解。

偏振光的观测与研究--实验报告.doc
色散偏振光（Dispersive Polarized Light，DPL）一种可以在微观层面检测和分析物质及特殊结构的微细分析方式，作为测量技术和分析工具，已广泛应用于众多领域，如医学、化学、生物学等。

本实验旨在实验证明色散偏振光要经过两次偏振转换，来实现偏振状态的改变，动态改变色散偏振现象，从而用来检验小尺度物质的结构配置与特定频段的反应能力。

本次实验设备主要包括色散偏振系统、法拉第棱镜、可调谐激光仪和干涉仪等，使用如下操作步骤来验证色散偏振光的特性：
第一步，将准直镜安装在光源出口端，然后将法拉第棱镜放置于准直镜后方，控制量角仪调节棱镜来避免波前偏振发生；
第二步，用可调谐激光仪和光谱仪检测波长，并调节激光光强，使它符合干涉仪的识别分化度要求；
第三步，通过增加可调谐激光仪的功率来控制偏振角度，并将干涉仪的观测器安装在系统的出口处，观察由色散偏振光进行偏振转换后的色散偏振现象；
本次实验成功地证明了色散偏振光的特性，即通过偏振转换，色散偏振光可以实现动态偏振角度改变，从而达到检测特定频段内的物质结构配置的效果。

由此可以看出，色散偏振光技术对检测小尺度物质的微观结构和特定频段的反应能力有着突出的应用价值，非常适用于各种研究。

实验32 偏振光的研究1808年，马吕斯（E. L. Malus,1775～1812）发现了光的偏振现象，通过对偏振现象的深入研究，人们充分地认识了光的本质--光波是横波．为了更好地认识和利用光的偏振性，各种偏振光元件、偏振光仪器应运而生．偏振光的应用技术也日益发展，在各个领域都得到广泛应用．【实验内容】1.观察光的偏振现象，掌握利用偏振器来调节光强度的方法.2.了解产生和检验偏振光的原理与方法，鉴别光的不同偏振状态.3.设计实验来测量玻璃堆的玻璃折射率，利用反射起偏测出布儒斯特角.4.了解和观察偏振光的干涉现象【可供选择的仪器】计算机与操作控制软件，格兰傅科棱镜，λ/2波片，λ/4波片，玻璃堆，由步进电机控制的调节架，光电接收系统，H e－N e激光器．【实验原理】光的干涉和衍射现象揭示了光的波动性，光的偏振特性进一步证明了光是横波．光的偏振现象在工业和生活中的应用广泛，因此同学们需要理解光的偏振性质，掌握偏振光检测方法。

1.光的偏振态从垂直于光传播方向的平面上观察，光矢量变化遵从不同的规律，根据这些规律，可以把光分成偏振光、自然光和部分偏振光三种．在垂直于光传播方向的平面上，光矢量的端点随时间变化如果是有规律的，则称其为完全偏振光．完全偏振光包含线偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光．光矢量端点的轨迹是一直线的，称为线偏振光；光矢量端点的轨迹是椭圆的称为椭圆偏振光；光矢量端点的轨迹是圆的称为圆偏振光．根据振动的合成原理，线偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光均可以等效为振动方向相互垂直、相互关联的两个线偏振光，并且这两个线偏振光需要具有相同的传播方向和频率，两者有确定的相位差．普通光源直接发出的光是自然光．由于原子（或分子）发光具有随机性和间断性，不同原子（或分子）在同一时刻和同一原子（或分子）在不同时刻的发光都是不相干的．普通光源包含大量原子（或分子），这些原子（或分子）发出光的偏振方向、初相位都是随机的，因此发出的光波是不相干的. 值得注意的是对于自然光，由于自然光沿着不同方向振动的各光矢量的振幅和相位都是随机的，所以自然光可以等效成振幅相等，振动方向相互垂直，互不相关的两个线偏振光．部分偏振光可以看作是自然光和偏振光的叠加．2.双折射晶体一束光入射到晶体界面时会发生折射. 在某些晶体中，折射光会分成两束，这就是晶体的双折射现象．这两束折射光中，一束光遵守折射定律称为寻常光，简称o 光．另一束光则不遵守折射定律称为非常光，简称e 光. o 光的传播速率各向同性，e 光的传播速率与传播方向有关，o 光和e 光都是线偏振光．在双折射晶体内部，存在某个特殊的方向，当光沿着该方向传播的时侯，不发生双折射，这个方向被称为该晶体的光轴．沿着光轴方向，o 光和e 光传播速度相同；垂直于光轴方向，o 光和e 光传播速度差异最大．按照光轴的数目不同，可以把双折射晶体分为单轴晶体和双轴晶体．单轴晶体如方解石、冰洲石、石英；双轴晶体如云母、黄玉. 本实验中采用的是单轴晶体．必须注意，只有在晶体内部才有o 光、e 光之分，光线射出晶体之后都称为线偏振光．3. 偏振器获得偏振光的途径很多. 当光在介质的界面上发生反射时，可以获得部分偏振光；满足特定条件时，可以获得线偏振光．如地球大气中的微粒、水分子等对阳光的散射，会形成线偏振光和部分偏振光．在实际工作中，常采用专门的偏振器来获得线偏振光．偏振片是一种可以使入射光通过后变成线偏振光的光学薄膜，它能够吸收某一振动方向的光而透过与此垂直方向振动的光．偏振片允许光矢量透过的方向，称为偏振化方向或者透光方向．按实际应用时所起作用的不同，可以把偏振片分为起偏器和检偏器．用来产生偏振光的叫做起偏器，用来检验偏振光的则叫做检偏器．图32-1给出了线偏振光的产生与检测原理示意图．双折射晶体可以把一束光分解成o 光和e 光，o 光和e 光都是线偏振光．利用这一特性，也可以利用双折射晶体制作偏振器．格兰棱镜，全称为格兰·泰勒棱镜，就是由两块冰洲石单轴晶体的直角棱镜组成偏振器．两块冰洲石的中间斜面为空气隙．光轴与入射端界面平行．自然光垂直入射的时候，在第一个直角棱镜内，o 光和e 光传播方向相同但速度不同，在两个直角棱镜斜面处，e 光传播方向不变，o 光将发生全反射．若将棱镜侧面出射的o 光吸收掉，则仅留下沿原入射方向传播的e 光，则此格兰棱镜可以作为起偏器，当然也可以用作检偏器．图32-2给出了格兰棱镜的光路图． 32-2 格兰棱镜I 0 I 1 I 2图32-1 线偏振光的产生与检测 起偏器 检偏器 偏振化方向4. 波片波片，也称作相位延迟片，是由双折射晶体做成，是从单轴晶体中切割下来的平面平行板，其表面平行于光轴．如图32-3所示．当一束单色平行自然光正入射（垂直于晶体光轴）到波片上时，光在晶体内部便分解为o 光和e 光．由于入射光垂直于光轴入射，o 光和e 光传播方向相同，但是传播速度不同，它们通过厚度确定的波片时的光程也就不同． 设波晶片的厚度为d ，则两束光通过晶片后，有相位差2)o e n n d πδλ=-（ (32-1) 式中λ为光波在真空中的波长．单色线偏振光垂直入射到波片内，分解为o 光和e 光，o 光和e 光在入射界面相位差为0，经过厚度确定的波片后两者产生一附加相位差δ．离开波片时两者又合二为一，合成光的性质取决于δ及入射光的性质．(1) 当δ= 2k π时 , 则光程差 ( n o - n e ) d = k λ，即这样的晶片厚度可使o 光和e 光的光程差等于k λ，称为全波片(λ波片)．其o 光和e 光的合振动为线偏振光，其光矢量的方向与入射光光矢量的方向相同．(2) 当δ= (2k +1)π时，则光程差( n o - n e ) d = (2k +1) λ/2，此时晶片的厚度可使o 光和e 光的光程差等于(2k +1) λ/2，称为半波片 (λ/2 波片)．其合振动仍为线偏振光，但光矢量的方向相对于入射光的光矢量方向转过2θ 角 (θ是入射光振动面与波片光轴间的夹角，如图32-3所示)．(3) 当δ= (2k +1)π/2 时，则光程差( n o - n e ) d = (2k +1) λ/4，晶片的厚度可使o 光和e 光的光程差等于(2k +1) λ/4，称为四分之一波片(λ/4波片)．其合振动一般为椭圆偏振光．应当注意两种特殊情况：当入射光矢量与波片光轴平行或垂直时，出射光为线偏振光；当入射光矢量与波片光轴夹角为π/4时，出射光为圆偏振光．从以上可知λ/4波片可将线偏振光变成椭圆偏振光或圆偏振光；根据光路的可逆性，它也可将椭圆偏振光或圆偏振光变成线偏振光。

实验七 偏振现象的观测与分析一、实验目的1 观察光的偏振现象，加深对偏振光的了解；2 掌握产生和检验偏振光的原理和方法。

二、实验仪器氦氖激光器、偏振片（2片）、半波片、光屏、凸透镜三、实验原理1 能使自然光变成偏振光的装置或器件，称起偏器；用来检验偏振光的装置或器件，称检偏器。

按光的振动状态不同，可分为自然光，线偏振光，部分偏振光，圆偏振光和椭圆偏振光。

沿同一方向传播的两列频率相同的线偏振光，如果他们的振动方向垂直且具有固定的相位差ΔΦ，当ΔΦ＝k π （k ＝0，±1，…）合成光矢量末端的轨迹是一条直线，称为线偏振光，当ΔΦ＝（2k ＋1）π/2 ，且振幅相等时，合成光矢量末端的轨迹是圆，称为圆偏振光，其它情况当 ΔΦ≠k π和ΔΦ≠（2k ＋1）π/2 时则为椭圆偏振光。

如图1所示。

2 一特定方向的光振动通过，这一方向称之为偏振片的偏振方向。

3 由晶体双折射产生偏振 自然光： 部分偏振线偏振图1一束光照射到晶体上会产生双折射现象，出来两束光线，一束o光，一束e光。

O光遵从折射定律，e光不遵从折射定律。

光轴：晶体内存在一个特殊方向，光沿该方向传播时不产生双折射现象。

主平面：由光线和光轴组成的平面。

O光的光振动垂直与主平面，e 光的光振动在主平面内。

4半波片的原理如图（2）所示，当振幅为A的平面偏振光垂直入射到表面平行光轴的双折射晶片时，若振动方向与晶片光轴的夹角为α，则在晶片表面上o光和e光的振动分别为Asinα和Acosα，它们的相位相同，进入晶片后，o光和e光虽然沿同一方向传播，但具有不同的速度，因此，经过厚度为d的晶片后，o光和e光之间将产生相差δ。

而且有：式中λ表示光在真空中的波长，no和ne分别为晶体中o光和e光的折射率。

若晶片的厚度使产生的相差δ＝（2k＋1）π，k＝0，1，2，…，这样的晶片称为半波片。

四、实验步骤1、固定N1转动N2，观察白屏上出现的现象；2、调节N1和N2正交，在N1, N2间平行放置半波片，以光线方向为轴将半波片转360度，记录出现消光的次数和相对N2的位置；3、使N1, N2正交，半波片的光轴和N1成α(10º或15º)角，转动N2使之再次消光，记录N2的位置，改变α角，每次增加10º或15º，同上测量，直至＝90º；4、记录以上步骤中所观察的现象。