大学物理实验报告系列之偏振光的分析修订稿

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。

偏振光实验报告验证马吕斯定律实验原理：某些双折射晶体对于光振动垂直于光轴的线偏振光有强烈吸收， 而对于光振动平行于光轴的线偏振光吸收很少(吸收 o 光，通过 e 光)，这种对线 偏振光的强烈的选择吸收性质， 叫做二向色性。

具有二向色性的晶体叫做偏振片。

偏振片可作为起偏器。

自然光通过偏振片后，变为振动面平行于偏振片光轴(透振方向)，强度为自然光一半的线偏振光。

如图 1、图 2 所示：P P1 2P 1 P 2A 0θ A 0cos θ单色自然光 线偏光 线偏光图 2图 1图 1 中挨近光源的偏振片P 为起偏器， 设经过P 后线偏振光振幅为A (图1 1 02 所示)，光强为 I 0。

P 2与P 1夹角为9 ,因此经P 2后的线偏振光振幅为A = A 0cos 9 ，光强为I = A 2 cos 2 9 = I cos 2 9 ,此式为马吕斯定律。

0 0实验数据及图形：从图形中可以看出符合余弦定理，数据正确。

实验 2.半波片， 1/4 波片作用实验原理：偏振光垂直通过波片以后，按其振动方向(或者振动面)分解为寻 常光(o 光)和非常光(e 光)。

它们具有相同的振动频率和固定的相位差(同波 晶片的厚度成正比)，若将它们投影到同一方向，就能满足相干条件，实现偏振 光的干涉。

分振动面的干涉装置如图 3 所示， M 和N 是两个偏振片， C 是波片，单色自 然光通过 M 变成线偏振光， 线偏振光在波片 C 中分解为 o 光和 e 光，最后投影在 N 上，形成干涉。

M N单色自然光偏振片 波片 偏振片 图3 分振动面干涉装置考虑特殊情况， 当 M⊥N 时， 即两个偏振片的透振方向垂直时， 出射光强为：I = 0(sin 2 29 )(1 cos 6 ) ；当 M∥N 时，即两个偏振片的透振方向平行时，出射」4光强为： I = 0 (1 2 sin 2 9 cos 2 9 + 2 sin 2 9 cos 2 9 cos 6 ) 。

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。

光偏振现象的研究实验报告篇一：偏振光实验报告实验题目：偏振光的研究实验者：PB08210426 李亚韬实验目的：掌握分光计的工作原理，熟悉偏振光的原理和性质。

验证马吕斯定律，并根据布儒斯特定律测定介质的折射率。

实验原理：为了研究光的偏振态和利用光的偏振特性进行各种分析和测量工作，需要各种偏振元件：产生偏振光的元件、改变光的偏振态的元件等，下面分类介绍。

1 产生偏振光的元件在激光器发明之前，一般的自然光源产生的光都是非偏振光，因此要产生偏振光都要使用产生偏振光的元件。

根据这些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。

在激光器谐振腔中可以利用布儒斯特角使输出的激光束是线偏振光。

将自然光变成偏振光的方法有很多，一个方法是利用光在界面反射和透射时光的偏振现象。

我们的先人在很早就已经对水平面的反射光有所研究，但定量的研究最早在1815年由布儒斯特完成。

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，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。

如图1所示。

因为此时i0????2 ，n1sini0?n2sin?，tgi0?sini0sini0n??cosi0sin?n1，若n1=1（为空气的折射率），则n2?tgi0（1）i0叫做布儒斯特角，所以通过测量布儒斯特角的大小可以测量介质的折射率。

由以上介绍可以知道利用反射可以产生偏振光，同样利用透射（多次透射）也可以产生偏振光（玻璃堆）。

第二种是光学棱镜，如尼科耳棱镜、格兰棱镜等，它是利用晶体的双折射的原理制成的。

在晶体中存在一个特殊的方向（光轴方向），当光束沿着这个方向传播时，光束不分裂，光束偏离这个方向传播时，光束将分裂为两束，其中一束光遵守折射定律叫做寻常光（o光），另一束光一般不遵守折射定律叫做非寻常光（e光）。

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。

偏振光实验报告一、实验目的。

本实验旨在通过实验方法，观察偏振光的特性，了解偏振光的产生和性质，并掌握偏振光的基本原理。

二、实验仪器和材料。

1. 偏振片。

2. 真空光源。

3. 偏振光检测器。

4. 透明介质样品。

5. 旋转台。

6. 透镜。

7. 电源。

三、实验原理。

偏振光是指在某一方向上振动的光波，其振动方向与传播方向成固定夹角。

光波的振动方向可以通过偏振片来选择。

偏振片是一种具有选择性吸收性能的光学元件，可以通过吸收或者透射特定方向的光波来实现偏振光的产生。

四、实验步骤。

1. 将偏振片放置在光源前，观察透过偏振片后的光线；2. 在偏振片后方设置偏振光检测器，记录透过偏振片后的光强；3. 将透明介质样品放置在偏振片和偏振光检测器之间，观察透过样品后的光强变化；4. 通过旋转台旋转偏振片，观察透过偏振片后的光线变化；5. 用透镜将偏振光聚焦到样品上，观察透过样品后的光强变化；6. 改变透明介质样品的厚度，观察透过样品后的光强变化。

五、实验结果与分析。

通过实验观察发现，在偏振片的作用下，光线的偏振方向发生了改变，透过样品后的光强也发生了变化。

当旋转偏振片时，透过偏振片后的光线强度随着偏振片旋转角度的改变而发生周期性变化。

当透明介质样品的厚度改变时，透过样品后的光强也发生了相应的变化。

这些结果表明偏振光的产生和性质与光波的振动方向、介质的性质以及光路长度等因素密切相关。

六、实验结论。

通过本实验，我们深入了解了偏振光的产生和性质，掌握了偏振光的基本原理。

偏振光在光学领域有着重要的应用价值，对于光学仪器的设计和光学材料的研究具有重要意义。

七、实验总结。

本实验通过观察偏振光的特性，深入了解了偏振光的产生和性质，掌握了偏振光的基本原理。

同时，实验过程中我们也学会了灵活运用光学仪器和材料，提高了实验操作能力。

八、参考文献。

1. 朱乐民，光学教程，北京，高等教育出版社，2010年。

2. 王明洋，光学实验指导，北京，科学出版社，2015年。

【精品】偏振光实验报告偏振光实验报告一、实验目的1.了解光的偏振现象和偏振光的产生方法；2.掌握偏振光的检验方法和应用；3.培养实验技能和观察、分析问题的能力。

二、实验原理光是电磁波的一种，其振动方向与传播方向垂直，称为横波。

当光的振动方向只限于某一固定方向时，称为偏振光。

偏振光是自然界中普遍存在的一种光，如反射光、折射光等。

光的偏振现象有很多应用，如3D电影、摄影镜头、液晶显示器等。

本实验通过使用偏振片和1/4波片等实验器材，产生和检验偏振光，了解光的偏振现象和偏振光的产生方法，掌握偏振光的检验方法和应用。

三、实验器材1.激光笔；2.偏振片；3.1/4波片；4.实验支架；5.实验平台。

四、实验步骤1.将激光笔固定在实验支架上，调整激光笔的高度和角度，使激光笔发出的光线能够照射到实验平台上。

2.将一片偏振片固定在实验平台上，调整偏振片的角度，使激光笔发出的光线能够通过偏振片。

此时，激光笔发出的光线成为了线偏振光。

3.将1/4波片插入到激光笔和偏振片之间，调整1/4波片的角度，观察激光笔发出的光线是否发生了改变。

此时，激光笔发出的光线成为了椭圆偏振光或圆偏振光。

4.将另一片偏振片插入到激光笔和1/4波片之间，调整偏振片的角度，观察激光笔发出的光线是否能够通过偏振片。

此时，可以通过调整偏振片的角度来控制激光的亮度。

5.记录实验数据，分析实验结果。

五、实验结果与分析1.当激光笔发出的光线通过第一片偏振片时，光线的亮度减弱，说明激光笔发出的光线是自然光，其中包含了多个方向的振动。

通过第一片偏振片后，只剩下了一个方向的振动，成为了线偏振光。

2.当将1/4波片插入到激光笔和第一片偏振片之间时，激光笔发出的光线发生了改变，亮度减弱并且出现了彩色光环。

这说明1/4波片将线偏振光转变为了椭圆偏振光或圆偏振光。

这是因为1/4波片能够将线偏振光的振动方向旋转90度，并且改变了光线的相位差。

当相位差为90度时，光线的振动方向与传播方向成45度角，形成了椭圆偏振光；当相位差为180度时，光线的振动方向与传播方向垂直或平行，形成了圆偏振光。

偏振现象的观察与分析实验报告偏振现象的观察与分析实验报告引言：偏振现象是光学中一个重要的现象，它指的是光波在传播过程中，由于光波的电矢量在空间中的振动方向不同，导致光波的偏振状态发生变化。

通过对偏振现象的观察与分析实验，我们可以深入了解光的性质以及光与物质的相互作用。

实验目的：本次实验的目的是通过观察和分析不同光源的偏振现象，探究光的偏振性质，并进一步了解光的传播规律。

实验装置：实验装置主要包括：偏振片、光源、偏振片旋转台、偏振片检偏器、光屏等。

实验步骤：1. 将光源置于实验装置的一端，调整偏振片旋转台，使其与光源之间呈45度夹角。

2. 在光源的另一侧放置一块偏振片，将其与光源之间呈90度夹角。

3. 调整偏振片旋转台，观察光源通过两块偏振片后的光强变化情况。

4. 将偏振片检偏器放置在光屏的一侧，调整其角度，观察光通过检偏器后的光强变化情况。

实验结果与分析：通过实验观察和记录，我们得到了以下实验结果和分析：1. 光源通过偏振片后的光强变化情况：当光源通过第一块偏振片时，我们观察到光强发生了明显的变化。

当两个偏振片的振动方向平行时，光强最大；当两个偏振片的振动方向垂直时，光强最小。

这表明光源发出的光是具有偏振性质的。

2. 光源通过检偏器后的光强变化情况：在第一部分实验的基础上，我们进一步将偏振片检偏器放置在光屏的一侧。

通过调整检偏器的角度，我们观察到了光强的变化。

当检偏器的振动方向与第一块偏振片的振动方向平行时，光强最大；当检偏器的振动方向与第一块偏振片的振动方向垂直时，光强最小。

这说明检偏器可以选择性地通过或阻挡特定方向的偏振光。

实验结论：通过以上实验观察和分析，我们可以得出以下结论：1. 光源发出的光具有偏振性质，其振动方向可以通过偏振片的旋转来调节。

2. 偏振片检偏器可以选择性地通过或阻挡特定方向的偏振光，从而改变光的偏振状态。

3. 光的偏振现象与光的传播方向、振动方向以及介质的性质等因素有关。

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。