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光的偏振实验方法光的偏振是光学中的重要现象，它涉及到光的传播方向和振动方向的关系。
为了研究和观察光的偏振现象，科学家们开发了许多实验方法。
本文将介绍一些常用的光的偏振实验方法。
一、马吕斯交叉法马吕斯交叉法是一种简单而直观的光的偏振实验方法。
所需装置包括一个偏振镜和一对交叉的光栅。
实验步骤：1. 将光栅放置在光路中，使光通过光栅后形成一对交叉的图案。
2. 调整偏振镜的角度，观察图案的变化。
3. 当偏振镜与光栅之间的角度达到一定条件时，图案将呈现出清晰的波纹状。
通过观察图案的变化，我们可以判断光的偏振性质以及偏振方向。
二、尼古拉斯法尼古拉斯法是一种利用偏振片的实验方法，可以用来测量光的振动方向。
实验步骤：1. 准备一对偏振片，将它们的传递轴垂直放置。
2. 将待测光线通过第一个偏振片，使其只能通过一个方向的振动。
3. 调整第二个偏振片的角度，观察透过第二个偏振片的光的强度变化。
4. 当第二个偏振片的传递轴与第一个偏振片之间的夹角为90°时，光的强度将最小。
通过调整第二个偏振片的角度，我们可以确定光的振动方向。
三、双折射和波片法双折射和波片法是一种通过使用双折射晶体和波片来产生和分析偏振光的实验方法。
实验步骤：1. 使用双折射晶体（如方解石）产生偏振光。
2. 将产生的偏振光通过波片（如四分之一波片或半波片）进行调整。
3. 观察光的传播方向和振动方向的变化，使用适当的检测器记录实验结果。
通过对偏振光的产生、调整和分析，我们可以研究光的偏振现象和性质。
总结：光的偏振实验方法有很多种，其中马吕斯交叉法、尼古拉斯法和双折射和波片法是常用的实验手段。
通过这些实验方法，科学家们能够观察和研究光的偏振现象，从而深入理解光的性质和行为。
对于光学研究和实际应用而言，光的偏振实验方法具有重要的意义。
注：本文介绍的实验方法仅为举例，实际实验操作应根据具体情况和实验要求进行调整。
偏振光的研究实验报告偏振光的研究实验报告引言：偏振光是指光波中电场矢量在空间中的振动方向固定的光。
它在光学领域有着广泛的应用，包括材料的表征、光学器件的设计和光通信等。
本实验旨在通过研究偏振光的性质和特点，探索其在实际应用中的潜力。
实验一：偏振片的特性在实验中，我们首先使用了一块偏振片。
偏振片是一种能够选择性地通过特定方向偏振光的光学器件。
我们将偏振片放置在光源前方，并逐渐旋转它。
观察到当光通过偏振片时，光强度会随着旋转角度的变化而发生明显的变化。
这说明偏振片能够选择性地通过特定方向的偏振光。
实验二：马吕斯定律的验证马吕斯定律是描述光的偏振现象的基本定律之一。
它表明，当一束偏振光通过一个偏振片时，出射光的偏振方向与入射光的偏振方向之间的夹角保持不变。
我们使用了两块偏振片，并将它们叠加在一起。
通过旋转第二块偏振片，我们观察到光的强度随着旋转角度的变化而发生周期性的变化。
这一结果验证了马吕斯定律的正确性。
实验三：偏振光的干涉在实验中，我们使用了一束激光器发出的偏振光，并将其分成两束，分别通过两个不同的光程。
然后，我们将两束光重新合并在一起。
通过调节两束光的光程差，我们观察到干涉现象。
当光程差等于整数倍的波长时，干涉现象最为明显。
这一实验结果说明了偏振光的干涉现象是由于光的相位差引起的。
实验四：偏振光的旋光性质偏振光的旋光性质是指光在通过旋光物质时，偏振方向会发生旋转的现象。
我们使用了一块旋光片，并将它放置在光源前方。
通过观察光通过旋光片后的偏振方向，我们发现光的偏振方向确实发生了旋转。
这一实验结果验证了偏振光的旋光性质。
结论：通过以上实验，我们对偏振光的性质和特点有了更深入的了解。
偏振光的研究不仅有助于我们理解光的本质，还在许多实际应用中发挥着重要作用。
例如，在材料的表征中，偏振光可以用来分析材料的结构和性质。
在光学器件的设计中，偏振光可以用来控制光的传输和调制。
在光通信中，偏振光可以用来提高信号传输的可靠性和速率。
物理实验光的偏振实验报告一、实验目的1、观察光的偏振现象，加深对光的偏振特性的理解。
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 波片后的偏振态变化。
二、实验原理1、光的偏振态光是一种电磁波，其电场矢量的振动方向与传播方向垂直。
根据电场矢量的振动特点，光可以分为自然光、线偏振光、部分偏振光和圆偏振光、椭圆偏振光。
自然光：在垂直于光传播方向的平面内，电场矢量的振动方向是随机的，各方向的振幅相等。
线偏振光：电场矢量在垂直于光传播方向的平面内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，电场矢量的振动方向是随机的，但各方向的振幅不相等。
圆偏振光和椭圆偏振光：电场矢量的端点在垂直于光传播方向的平面内的轨迹是圆或椭圆。
2、偏振片偏振片是一种只允许某一特定方向的光振动通过的光学器件。
当自然光通过偏振片时，只有与偏振片透振方向平行的光振动能够通过，从而得到线偏振光。
这个过程称为起偏。
当线偏振光通过另一个偏振片时，可以通过旋转第二个偏振片来改变通过的光强，这个过程称为检偏。
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振方向之间的夹角。
4、 1/4 波片1/4 波片是一种能使线偏振光变成圆偏振光或椭圆偏振光的光学元件。
当线偏振光垂直入射到 1/4 波片上时，若线偏振光的振动方向与波片的光轴成 45°角，则出射光为圆偏振光；若线偏振光的振动方向与波片的光轴不成 45°角，则出射光为椭圆偏振光。
三、实验仪器1、半导体激光器2、起偏器和检偏器3、 1/4 波片4、光功率计四、实验步骤1、调整实验仪器打开半导体激光器，调整其位置，使激光束水平通过实验平台。
依次将起偏器、检偏器和 1/4 波片安装在光具座上，使它们的中心与激光束在同一直线上。
偏振光实验一、实验目的1、观察偏振波的传播性质；2、了解波片的作用。
二、实验原理（一）起偏与检偏将非偏振光变成偏振光的过程称为起偏，起偏的装置称为起偏器。
本实验用到的是晶体起偏器。
将偏振片用于检偏时称为检偏器。
按照马吕斯定律，强度为I 0的线偏振光通过检偏器后，透射光的强度为20cos I I θ=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I 将发生周期性变化。
当θ=00时，透射光强度最大；当θ=090时，透射光强度最小（消光状态）；当00 <θ<090时，透射光强度介于最大值和最小之间。
因此，根据透射光强度变化的情况，可以区别光的不同偏振状态。
（二）波晶片波晶片是从单轴晶体中切割下来的平行平面板，其表面平行于光轴。
当一束单色平行自然光正入射到波晶片上时，光在晶体内部便分解为o 光与e 光。
o 光电矢量垂直于光轴；e 光电矢量平行于光轴。
而o 光和e 光的传播方向不变，仍都与表面垂直。
但o 光在晶体内的速度为0v ，e 光的为e v ，即相应的折射率0n 、e n 不同。
设晶片的厚度为l ，则两束光通过晶体后就有位相差0()en n l πσλ=- 式中λ为光波在真空中的波长。
2k σπ=的晶片，称为全波片；ππσ±=k 2的称为半波片（λ/2波片）；22k πσπ=±为λ/4片，上面的k 都是任意整数。
不论全波片，半波片或λ/4片都是对一定波长而言。
以下直角坐标系的选择，是以e 光振动方向为横轴，o 光振动方向为纵轴。
沿任意方向振动的光，正入射到波晶片的表面，其振动便按此坐标系分解为e 分量和o 分量。
平行光垂直入射到波晶片后，分解为e 分量和o 分量，透过晶片，二者间产生一附加位相差σ。
离开晶片时合成光波的偏振性质，决定于σ及入射光的性质。
1、偏振态不变的情形（1）自然光通过波晶片，仍为自然光。
（2）若入射光为线偏振光，其电矢量E 平行e 轴（或o 轴），则任何波长片对它都不起作用，出射光仍为原来的线偏振光。
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。
偏振光实验原理偏振光是指在某一方向上振动的光波，它的特点是在一个平面内的电矢量振动方向固定不变。
偏振光实验是通过一系列的光学仪器和装置，来观察和研究偏振光的性质和规律。
下面我们将介绍偏振光实验的原理及其相关知识。
1. 偏振光的产生。
偏振光的产生主要有三种方法，自然光经过偏振片产生偏振光、布儒斯特角反射产生偏振光和马吕斯定律产生偏振光。
其中，自然光经过偏振片产生偏振光是最常见的方法。
偏振片是一种能够选择性地吸收或者透过特定方向振动光波的光学元件，它可以将自然光中的非偏振光转化为偏振光。
2. 偏振光的性质。
偏振光具有许多特殊的性质，其中最重要的是其振动方向的固定性。
偏振光的振动方向可以通过偏振片来调节和改变，这为我们研究光的性质提供了重要的手段。
此外，偏振光还具有干涉、衍射等特性，这些特性在光学实验中有着重要的应用。
3. 偏振光实验装置。
偏振光实验通常需要借助一系列的光学仪器和装置，如偏振片、偏振光源、偏振光检测器、干涉仪等。
通过这些装置的组合和调节，我们可以实现对偏振光的产生、传播和检测，从而深入研究偏振光的性质和规律。
4. 偏振光实验原理。
偏振光实验的原理主要是基于光波的振动性质和光的干涉衍射现象。
通过适当的装置和调节，我们可以实现对偏振光的控制和观测，从而揭示偏振光的规律和特性。
这些原理不仅在理论研究中有着重要的意义，也在实际应用中具有广泛的价值。
5. 偏振光实验的应用。
偏振光实验在科学研究和工程技术中有着广泛的应用。
例如，在光学通信中，偏振光可以用来实现光信号的调制和解调；在材料表征和检测中，偏振光可以用来分析材料的光学性质；在医学影像和生物成像中，偏振光可以用来实现组织结构和功能的显微观察。
因此，偏振光实验不仅对于理论光学研究具有重要意义，也对于实际应用具有重要价值。
总结。
通过对偏振光实验原理的介绍，我们可以看到偏振光作为光学中重要的研究对象，具有许多独特的性质和应用。
了解偏振光的产生、性质、实验原理和应用，有助于我们更深入地理解光的本质和规律，也有助于我们更好地利用偏振光在科学研究和工程技术中的作用。
一、实验目的1. 观察光的偏振现象，加深对其规律的认识。
2. 了解产生和检验偏振光的光学元件及光电探测器的工作原理。
3. 掌握光路准直的调节方法。
4. 掌握极坐标作图方法。
5. 掌握光的偏振态（自然光、线偏振光、部分偏振光、椭圆偏振光、圆偏振光）的鉴别方法以及相互的转化。
二、实验原理光波是一种电磁波，其振动方向与传播方向垂直。
自然光是由许多不同振动方向的电磁波组成的，而偏振光则是具有特定振动方向的光。
1. 自然光与偏振光：自然光中，光矢量在垂直于传播方向的平面内可以有不同的振动方向。
当光矢量保持在固定平面上振动时，这种振动状态称为平面振动态，此时的光称为线偏振光。
若光矢量绕着传播方向旋转，其端点描绘的轨道为一个圆，这种偏振态称为圆偏振态。
如光矢量端点旋转的轨迹为一椭圆，就成为椭圆偏振态。
2. 偏振片的原理：偏振片是一种人造偏振元件，利用二向色性获得偏振光。
当自然光通过偏振片时，只允许特定振动方向的光通过，从而获得偏振光。
3. 马吕斯定律：当线偏振光通过偏振片时，其透射光的强度与入射光强度、偏振片透振方向的夹角之间存在一定的关系，即马吕斯定律。
4. 双折射现象：当一束光射入到光学各向异性的介质时，折射光往往有两束，这种现象称为双折射现象。
三、实验仪器1. 偏振光源2. 偏振片3. 检偏器4. 光电探测器5. 望远镜6. 毫米刻度尺7. 数据采集系统四、实验步骤1. 观察自然光：将偏振光源打开，通过望远镜观察自然光，观察其光斑。
2. 观察偏振光：将偏振片放置在光源与望远镜之间，通过望远镜观察光斑的变化，观察偏振光的特点。
3. 观察马吕斯定律：将检偏器放置在偏振片与望远镜之间，调节检偏器的角度，观察透射光的强度变化，验证马吕斯定律。
4. 观察双折射现象：将检偏器放置在双折射介质与望远镜之间，调节检偏器的角度，观察透射光的强度变化，验证双折射现象。
5. 观察光的偏振态：将椭圆偏振光和圆偏振光分别通过偏振片和检偏器，观察光斑的变化，鉴别光的偏振态。
光的偏振实验报告一、实验目的1、观察光的偏振现象，加深对偏振概念的理解。
2、了解偏振片的特性，掌握产生和检验偏振光的方法。
3、测量布儒斯特角，验证布儒斯特定律。
二、实验原理1、光的偏振态光是一种电磁波，其电场矢量和磁场矢量相互垂直且都垂直于光的传播方向。
一般情况下，光的电场矢量在垂直于光传播方向的平面内的取向是随机的，这种光称为自然光。
如果光的电场矢量在垂直于光传播方向的平面内只沿某一固定方向振动，则称其为线偏振光。
还有部分偏振光和椭圆偏振光等偏振态。
2、偏振片偏振片是一种只允许某一方向的光振动通过的光学元件。
其透振方向就是允许光振动通过的方向。
当自然光通过偏振片时，只有与透振方向平行的光振动分量能够通过，从而得到线偏振光。
3、布儒斯特定律当自然光在两种介质的分界面上反射和折射时，反射光和折射光都将成为部分偏振光。
当入射角满足一定条件时，反射光将成为完全偏振光，其振动方向垂直于入射面，这个入射角称为布儒斯特角，用θB表示。
布儒斯特定律为：tanθB ＝ n2 ／ n1 ，其中 n1 和 n2 分别为两种介质的折射率。
三、实验仪器光源（钠光灯）、起偏器（偏振片）、检偏器（偏振片）、光具座、玻璃片、刻度盘等。
四、实验步骤1、调节仪器将光源、起偏器、检偏器依次安装在光具座上，使其共轴。
调节起偏器和检偏器的透振方向，使其初始时平行。
2、观察偏振现象打开光源，旋转检偏器，观察透过检偏器的光强变化。
可以发现，当检偏器的透振方向与起偏器的透振方向平行时，光强最强；当两者透振方向垂直时，光强最弱，几乎为零。
这表明通过起偏器得到的线偏振光，其振动方向是固定的。
3、测量布儒斯特角在光具座上放置一块玻璃片，使自然光以一定角度入射到玻璃片表面。
旋转检偏器，使反射光消光（光强最弱），此时入射角即为布儒斯特角。
测量此时的入射角，并记录下来。
4、验证布儒斯特定律已知钠光灯发出的光在空气中的波长λ，以及玻璃片的折射率 n2，根据布儒斯特定律计算理论上的布儒斯特角。
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。
偏振光学实验【实验目的】1． 理解偏振光的基本概念，偏振光的起偏与检偏方法； 2． 学习偏振片与波片的工作原理与使用方法 【实验原理】1．光波偏振态的描述一个单色偏振光可以分解为两个偏振方向互相垂直的线偏振光的叠加，即12cos cos()x E a tE a t ωωδ=⎧⎨=+⎩ ① 式中δ为x 方向偏振分量相对于y 方向偏振分量的位相延迟量，12a a 、分别是两偏振分量的振幅，ω为光波的圆频率。
对于单色光，参数12a a 、、ω就完全确定了光波的偏振状态。
以下讨论中取120a a δπ≤、，02。
当0,δπ=时，式（1）描述的是一个线偏振光，偏振方向与x 轴的夹角12arctan(cos )a a αδ=称为线偏振光的方位角（如图1所示）。
当/2,/2δππ=-且12a a =时，式（1）描述的是一个圆偏振光，其特点是电矢量以角速度ω旋转，电矢量的端点的轨迹为一圆。
δ的正负决定了电矢量的旋向，/2δπ=时为右旋偏振光，/2δπ=-时为左旋偏振光（迎着光的方向观察，如图2所示）。
除了上述特殊情况，式（1）表示的是椭圆偏振光。
（如图3）偏振的一个重要应用是研究光波通过某个光学系统后偏振状态的变化来了解此系统的一些性质。
2．偏振片偏振片主要有主透射率和消光比两个主要性能指标。
记沿透射轴方向振动的光波的光强透射率和沿消光轴方向振动的光波的光强透射率分别为1,2T T ，二者之比为消光比e 。
21/e T T = ②振动方向和透射轴方向成θ角的线偏振光经过偏振片后透射率为2122()cos T T T T θθ=-+ ③（即马吕斯定律）实验中利用两个主透射率相同的偏振片来测量消光比e 。
min 12222max 1222()/21I T TT ee I T T T e ⊥===≈++ 实验中所用偏振片的消光比e 在451010--量级。
因此光波通过偏振片后仍可近似看成是偏振光。
通常把产生线偏振光的偏振片叫起偏器，用以分析光的偏振器叫检偏器。
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。
一、实验目的1. 观察光的偏振现象，加深对光的偏振理论的认识。
2. 验证马吕斯定律，了解偏振光的基本特性。
3. 掌握1/2波片和1/4波片的作用，学会使用这些光学元件。
4. 研究椭圆偏振光和圆偏振光的产生与检测。
二、实验原理1. 光的偏振性：光是一种电磁波，电磁波对物质的作用主要是电场。
在垂直于光波传播方向的平面内，光矢量可能有不同的振动方向，通常把光矢量保持一定振动方向上的状态称为偏振态。
2. 自然光与偏振光：自然光在垂直于传播方向的平面内，光矢量在各个方向上的振动分量相等。
偏振光在垂直于传播方向的平面内，光矢量只在一个方向上振动。
3. 偏振片：利用二向色性获得偏振光。
当自然光通过偏振片时，只有光矢量在偏振片透振方向上的分量能够通过，其他方向上的分量被吸收。
4. 1/2波片和1/4波片：1/2波片可以将线偏振光转换为圆偏振光，1/4波片可以将线偏振光转换为椭圆偏振光。
5. 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的强度、入射光与偏振片的夹角有关。
当入射光与偏振片的夹角为θ时，出射光的强度为I = I0 cos^2(θ)。
三、实验仪器与设备1. 自然光源：He-Ne激光器、白光光源。
2. 偏振片：两块。
3. 1/2波片：两块。
4. 1/4波片：两块。
5. 光具座、白屏、刻度盘、导线等。
四、实验步骤1. 观察自然光的偏振现象：将自然光源照射到白屏上，用偏振片观察，可以看到光斑的明暗变化。
2. 验证马吕斯定律：将自然光通过偏振片，使偏振片透振方向与光具座上的刻度盘平行。
调整偏振片与刻度盘的夹角，记录光斑的明暗变化，并计算出射光的强度与入射光的强度、入射光与偏振片的夹角的关系。
3. 研究椭圆偏振光和圆偏振光的产生与检测：将自然光通过1/4波片，观察光斑的明暗变化，判断光斑是否为圆偏振光或椭圆偏振光。
4. 使用1/2波片将线偏振光转换为圆偏振光：将自然光通过1/2波片，观察光斑的明暗变化，判断光斑是否为圆偏振光。
光的偏振实验光的偏振是指光波在传播过程中的振动方向。
对于自然光而言，它是沿着各个方向振动的，而偏振光则是只在一个特定方向振动的光。
光的偏振实验是通过一系列实验手段来研究光的偏振性质和行为的。
本文将介绍几种经典的光的偏振实验方法。
一、马吕斯定律实验马吕斯定律是用来描述光的反射和折射时的偏振现象的。
通过马吕斯定律实验，我们可以观察到光在介质表面反射时的偏振现象。
实验方法：1. 准备一束线偏振光，可以通过偏振片过滤自然光来获取。
2. 将偏振片放置在介质表面，使其与表面成一定的夹角。
3. 观察反射光的偏振情况，可以通过另一块偏振片来判断其偏振方向。
实验结果：根据马吕斯定律，当入射角等于特定角度时，反射光是完全偏振的。
此时偏振片与介质表面垂直的方向与反射光偏振方向平行，而与介质表面平行的方向则与反射光偏振方向垂直。
二、尼古拉斯实验尼古拉斯实验是用来观察光的偏振方向随着材料的旋转而发生变化的实验。
通过尼古拉斯实验，我们可以确定材料的双折射性质以及对光的偏振方向的影响。
实验方法：1. 准备一束线偏振光，可以通过偏振片过滤自然光来获取。
2. 将光通过一个双轴晶体，如石英晶体。
3. 旋转晶体，并观察通过晶体后的光的偏振方向。
实验结果：当晶体的主轴方向与偏振光的偏振方向平行时，通过晶体的光仍然是线偏振的。
但当晶体旋转时，通过晶体的光的偏振方向会随之发生改变。
三、菲涅尔法实验菲涅尔法实验是一种经典的观察光的偏振干涉现象的实验。
通过菲涅尔法实验，我们可以观察到光在通过偏振片和波片时的干涉现象。
实验方法：1. 准备一束线偏振光，并通过一个偏振片使其只能通过一个特定方向的偏振光。
2. 用波片将入射光转化为圆偏振光。
3. 再次通过一个偏振片，观察通过偏振片和波片后的干涉现象。
实验结果：当通过偏振片和波片的光具有相同的偏振方向时，两束光合成的光会产生干涉现象。
干涉条纹的间距和样貌会受到波片的厚度和入射光的偏振方向影响。
结论：光的偏振实验是研究光的偏振性质和行为的重要手段之一。
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. 了解光的偏振现象，验证马吕斯定律。
2. 掌握偏振光的产生、检测和调节方法。
3. 熟悉偏振光在光学器件中的应用。
二、实验原理光是一种电磁波，其电场矢量在垂直于传播方向的平面内可以有不同的振动方向。
当光波的电场矢量在某一平面内振动时，这种光称为偏振光。
偏振光可以由自然光通过偏振片产生。
当一束偏振光通过另一偏振片时，根据马吕斯定律，透射光的强度与两个偏振片的夹角有关。
三、实验仪器与材料1. 激光器2. 偏振片（两块）3. 波片（1/4波片和1/2波片）4. 光具座5. 白屏6. 玻璃平板7. 检流计四、实验步骤1. 将激光器、偏振片、波片和玻璃平板依次放置在光具座上，调整好光路，使激光束垂直照射到偏振片上。
2. 将第一块偏振片（起偏器）固定在光具座上，调整其方向，使激光束通过起偏器成为偏振光。
3. 将第二块偏振片（检偏器）固定在光具座上，调整其方向，观察白屏上的光斑变化。
4. 改变检偏器的方向，观察光斑的明暗变化，验证马吕斯定律。
5. 将波片插入光路，观察光斑的变化，分析波片对偏振光的作用。
6. 改变波片的厚度，观察光斑的变化，分析波片厚度的变化对偏振光的影响。
7. 将玻璃平板插入光路，观察光斑的变化，分析玻璃平板对偏振光的作用。
8. 通过调整光路，观察圆偏振光和椭圆偏振光的形成。
五、实验数据与处理1. 在实验过程中，记录不同角度下检偏器对光斑的影响，验证马吕斯定律。
2. 分析波片厚度对偏振光的影响，得出结论。
3. 分析玻璃平板对偏振光的影响，得出结论。
4. 通过观察光斑的变化，分析圆偏振光和椭圆偏振光的形成。
六、实验结果与分析1. 实验验证了马吕斯定律，即偏振光的强度与两个偏振片的夹角有关。
2. 波片可以改变偏振光的振动方向，其厚度对偏振光的影响较大。
3. 玻璃平板可以改变偏振光的传播方向，对偏振光的作用较小。
4. 通过调整光路，成功观察到圆偏振光和椭圆偏振光的形成。
七、实验总结1. 通过本次实验，加深了对光的偏振现象的认识，验证了马吕斯定律。
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。
所有这些结论都可以从菲涅耳公式得到论证。
（2）二向色性起偏实验发现，某些有机化合物晶体对不同偏振状态的光具有选择吸收的性质，这种性质叫做晶体的二向色性，即当自然光通过它时，只能有某一确定振动方向（称为透振方向）的光能够通过，而振动方向与此透振方向垂直的光却被吸收掉。
利用它可以制成偏振片，市售的偏振片就是利用某种晶体粉末的二向色性制成的。
这种起偏器可获得光束截面很大的线偏振光，且售价低廉，缺点是光能损失较多，且对波长有选择性。
它还可以作为光的检偏器。
线偏振光的获得，有很多方法，除上面介绍的两种方法外，还有晶体双折射起偏等。
我们在下面的波晶片中具体介绍。
3、马勒斯（Malus）定律振幅为A、光强为的线偏光垂直入射到一块理想偏振片（检偏镜）上。
若入射光电振动和偏振片透振方向之间夹角，则自偏振片出射光强为角。
这就是振幅投影的马勒斯定律。
4、波晶片一束光在晶体内传播时被分成两束折射程度不同的光束，这种现象叫做光的双折射现象，能产生双折射的晶体常叫做双折射晶体。
实验发现，晶体内一束折射光线符合折射定律，叫做寻常光（光），而另一束折射光线不符合折射定律，所以叫做非寻常光（光）。
实验中还发现一个特殊的方向，当光沿着这个特殊的方向传播时，不会分成光和光，我们称这个方向为晶体的光轴。
它表示晶体的一个特定方向。
只有一个光轴的晶体叫做单轴晶体，例如冰、石英、红宝石和方解石等。
同理，双轴晶体具有两个光轴方向。
利用单轴晶体的双折射，所产生的寻常光（光）和非寻常光（光）都是线偏振光。
前者的电矢量E垂直于光的主平面（晶体内部某条光线与光轴构成的平面），后者的E平行于光的主平面。
波晶片就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。
它也叫做相位延迟片。
当一束单色平行自然光正入射到波晶片上，光在晶体内部便分解为光和光。
光电矢量垂直于光轴，光电矢量平行于光轴。
而光、光的传播方向不变，仍都与界面垂直。
但光在晶体内的波速为，光在晶体内的波速为,即相应的折射率和不同。
它们通过厚度一定的波晶片时的光程也不同。
设波晶片的厚度为，则两束光通过晶片后就有相位差（2）式中为光波在真空中的波长。
的晶片，称为全波片；者为半波片；者为波片，为任意整数。
不论全波片、半波片（）还是片都是对一定波长而言。
波晶片也常用云母按其天然解理面撕成薄片作成，云母是双轴晶体，但两个光轴都与解理面平行。
图3和图4的直角坐标系的选择，是以振动方向为横轴，称为轴，轴为纵轴，称为轴，反之亦可。
沿任意方向振动的光，正入射到波晶片的表面，其振动便按坐标系分解为分量和分量。
5、通过波晶片的光的偏振态的变化平行光垂直入射到波晶片内，分解为分量和分量，透过波晶片，两者间产生一附加相位差，离开波晶片时两者由合二为一，合成光的偏振性质决定于及入射光的性质。
自然光通过波晶片，仍为自然光。
因为自然光的两个正交分量之间的相位差是无规的，通过波晶片，引如一恒定的相位差，其结果还是无规的。
若入射光为线偏振光，其电矢量E平行于轴（或轴），则任何波晶片对它都不起作用，出射光仍为原来的线偏振光。
因为这时只有一个分量，谈不上振动的合成与偏振态的改变。
除上述两情形外，偏振光通过波晶片，一般其偏振态都要变化。
我们可以将线偏光垂直通过波片后的偏振态归结在表1中。
6、片与偏振片若入射光为线偏振光正入射于片，在片的表面（入设处）上分解为（图3）出射光表示为表1 线偏光通过波晶片后的偏振态片/2片 /4片 ≠0°、45°、90° /2片 /4片、我们关心的是两光波的相对相位差，上式可写为（3） 出射光两个正交分量的相对相位差由决定。
现在（4）这说明出射光也是线偏振光，但其振动方向与入射光的振动方向不同，如与波晶片光轴成角，则与光轴成角。
即线偏振光经片电矢量振动方向转过了角（图4）。
若入射光为椭圆偏振光，类似的分析可知，半波片也改变椭圆偏振光长（短）轴的取向。
此外，半波片还改变椭圆偏振光（或原偏振光）的旋转方向。
7、片与偏振片当偏振光正入射于片，仿照上述的分析，可得出射光为（5）（1）入射光为线偏振光：，式（5）代表一正椭圆偏振光。
，对应于右旋。
，对应于左旋。
当，出射光为圆偏振光。
（2）入射光为圆偏振光：，此时，式（5）代表线偏振光。
，出射光电矢量沿一、三象限；，沿二、四象限。
（3）入射光为椭圆偏振光：在～间任意取值，出射光一般为椭圆偏振光。
特殊情况下，，即入射光为正椭圆偏振光（相对于波晶片的，轴而言），也就是片的光轴与椭圆的长轴或短轴相重合时，或，出射光为线偏振光。
8、各种偏振态的检验和鉴别一共有七种偏振态，现一一检验如下。
（1）线偏光用在偏振片平面内旋转一圈的偏振片（即检偏镜）迎着光进行检验，则由马勒斯定律可知，将出现两个明亮方位和两个暗方位，则由马勒斯定律可知，将出现两个明亮方位和两个暗方位，且暗光强应是零（简称两明两零）。
（2）圆偏光光用旋转的检偏镜检查时，光强将无变化。
若让圆偏光先通过一片/4片，我们将圆偏光等效成两个振动互相垂直、振幅相等、位相差为/2片的线偏光。
其中一个沿/4片光轴振动，另一个垂直于光轴而振动。
当通过/4片后，它俩之间将有/2±（2k+1）/2的位相差，即相当于有0°或的位相差，合成的结果将是一个振动方向于正方形对角线方向的线偏光。
再用旋转的检偏镜对它检验，将获得两明两零。
（3）自然光自然光通过旋转的检偏镜，光强将无变化。
先让自然光通过/4片，则将仍然是自然光，若用旋转的检偏镜再检查，仍然是光强没有变化。
（4）自然光加圆偏光用旋转的检偏镜检查，同样得到光强不变的结果。
若让这种光先通过/4片，再旋转检偏镜，则将得到两明两暗，而不是两明两零。
暗光强不为零的原因在于待检光中有自然光的成分。
（5）圆偏光椭圆偏光通过旋转的检偏镜将得到两明两暗。
暗时检偏镜透振振方向就是椭圆的短轴方向。
让椭圆偏光先通过/4片，并使/4片光轴处于椭圆短轴方位，则如（2）所述，从/4片出射的将是线偏光，并且其振动一定处于由椭圆长短轴组成的矩形的对角线方向上。
然后再用旋转检偏镜对它检验，就会得到两明两零的结果。
表2 鉴别各种偏振态的方法和步骤（6）自然光加线偏光先用旋转检偏镜检查，得到两明两暗，暗方位和线偏光振动方向垂直。
用/4片放置在待检光路里，使其光轴处于暗时的检偏镜透振方向上，则待检光通过/4片后状态不变。
旋转检偏镜再对出射光检查，将还是两明两暗，且暗方位和以前相同。
（7）自然光加椭圆偏光先用旋转检偏镜找出暗方位，再将/4片光轴平行于暗方位插入光路，旋转检偏镜会得到两明两暗，但暗方位必定与未插入/4片的暗方位不同。
以上介绍了如何用一已知透振方向的偏振片和一已知光轴方向的/4片鉴别各种不同偏振态的方法。
表2中给出了一个总结。
三、实验装置如图5所示，本实验是基于GSZ—ⅡB型光学平台来进行实验的，主要仪器如下：在实验中还会用到钠光灯，光电管和电流显示器。
四、实验内容及步骤1、定偏振片的透振光轴使小功率He-Ne激光束以布儒斯特角（约57°）入射平面镜、用白屏接受反射光在平面镜与白屏之间加入偏振片（与光束垂直）并使其转动到消光位置，此时偏振片与入射面垂直的方向就是偏振片的透振光轴。
2、观察双折射现象实验装置如图6所示。
（1）、小灯照明铝板上的小孔，孔上放方解石块1（负单轴晶体），通过它观看小孔，转动方解石，记录所见现象并加以思考。
（2）、将方解石块Ⅱ放在小孔上（磨面压小孔），作同样的观察。
（3）、利用一透光方向已知的偏振片，判断寻常光与非寻常光电矢量的振动方向，记录并解释之。
3、观察线偏振光通过片后的现象实验装置如图7所示。
P、A为偏振片，C为片或为片。
（1）了解偏振片P、A的作用。
在观察者与光源S之间，放入偏振片P，看透射光的强度有无变化，再放入检偏器A，转A，观察光透过A的强度怎样变化。
（2）使P的透光方向竖直（是否必须竖直？），转A达到消光。
在P、A间插入片转动，能看到几次消光，试加以解释。
（3）把片任意转动一角度，破坏消光现象。
再将A转动，又能看到几次消光？（4）仍使P的透光方向竖直，P、A正交，插入片，转之使光（此时片的轴或轴以及P的透光方向都沿着竖直方向）。
以此时P和片不动，将P 转，破坏消光。
再沿与转P相反的方向转A至消光位置，记录A所转过的角度。
继续（4）的实验，依次使（值是相对P 的起始位置而言），转A 到消光位置，记录相应的角度。
