光的偏振特性—布儒斯特角的测量实验

偏振光的特性研究实验报告【实验目的】1．掌握产生与检验线偏振光的方法，验证马吕斯定律；2．掌握产生和检验圆（椭圆）偏振光的方法；3．掌握测量布儒斯特角的方法。

【实验仪器】激光器，分光计光具座，偏振片（2 个），1/2 波片，1/4 波片，光功率计等。

【实验原理】1.光的偏振光按照偏振状态可分成自然光、部分偏振光、完全偏振光3 类，其中完全偏振光又称为椭圆偏振光，包括线偏振光和圆偏振光等2 种特例。

（1）自然光光是由光源中大量原子或分子的能级跃迁产生的。

在振动平面内，各个方向的振动都有，统计上是均匀分布的。

（2）完全偏振光其振动的两个分量的幅度和相位差都不随时间改变其中Ax 、A y和δ为常数。

若Ax=A y且δ = ±Π/2，则电矢量端点的轨迹是一个圆，这种光称为圆偏振光。

注意δ =Π/2和δ = Π/2是旋转方向不同的两种圆偏振光。

如果δ = kΠ，椭圆退化成线段，光会沿一个固定的方向振动，这种光称为线偏振光(或平面偏振光)。

线偏振光的电场分量可表示为这里θ为振动方向与x 轴的夹角。

（3）部分偏振光偏振性质介于自然光与完全偏振光之间的光称为部分偏振光。

2.偏振光的测量通过旋转检偏器，测量不同方向振动的光强。

设入射光的电场为检偏器的透振方向为θ。

垂直于θ方向的振动被检偏器吸收，留下与θ方向平行的振动。

因此探测器测量的光强正比于这里〈a〉表示a的周期或长时间平均值。

●对于自然光，由于E和Ey(统计上)强度相等且没有固定的相位差，因此Iθ = I = const.光强与检偏器角度无关。

●对于线偏振光，假设振动方向与x 轴平行，(E (t), Ey(t)) = ( cos ωt,0 )，有此式被称为马吕斯定律。

一般的椭圆偏振光，根据光强与θ的关系可以确定Ax，Ay和cos δ。

不能区分椭圆偏振光和部分偏振光(特殊的，圆偏振光与自然光的光强都与θ无关) 解决方法是在检偏器之前再加一块1/4 波片。

布儒斯特角（Brewster's Angle ）项目介绍：二极管激光在半圆形丙烯酸棱镜平面被反射，反射光经过一个偏振片后由光传感器探测。

安装在分光光度计刻度盘上的转动传感器测量反射角度，不同反射角时的反射偏振光光强曲线能够确定反射强度最小时对应的角度，即布儒斯特角，通过此角度可以计算出丙烯酸的折射率。

本次实验目的：1. 观察光在介质表面反射时的起偏现象2. 测量布儒斯特角实验仪器理论基础：当非偏振光（自然光）在两种各向同性介质分界面上反射、折射时，反射光和折射光都是部分偏振光。

反射光中与入射平面垂直的振动多于与其平行的振动，折射光中与入射平面平行的振动多于与其垂直的振动。

在某一特殊入射角（即布儒斯特角）时，反射光中垂直于入射平面的偏振分量为零，即反射光变为完全偏振光（线偏振光），此时入射光线与反射光线之间的夹角为90°。

根据Snell 定律，2211sin sin Θ=Θn n (1)其中 n 表示反射介质的折射率， Θ 表示光线与法线的夹角。

当入射角等于布儒斯特角 ΘP 时221sin sin Θ=Θn n P(2)因为 ΘP + Θ2 = 90o , Θ2 = 90o - ΘP , 则P P o P o P o Θ=Θ-Θ=Θ-=Θcos sin 90cos cos 90sin )90sin(sin 2 将（2）式中的sin Θ2替换，得到P P n n Θ=Θcos sin 21因此：P n n Θ=t a n 12 . (3)1:装：1. 在分光光度计刻度支座。

在导轨上放置二极管激光器、两个偏振片以及准直狭缝，如图2所示。

转动传感器的大直径转盘与分光光度计相连(如图3)。

2. 将分光光度计刻度盘的倒转，使得其180°刻线与0刻度线对齐。

3. 两个圆形偏振片置于支座上。

将第二个（从激光器开始）偏振片旋转45度角，并用黄铜螺钉固定。

第一个（靠近激光器）偏振片在整个实验过程中用来调节激光水平度。

偏振测量实验实 验者：杨亿斌(06325107) 合作者：吴聪(06325096)（中山大学物理系，光信息科学与技术06级3班 B19）2009年5月19日一、实验目的1. 了解和掌握光在各向异性介质中的传输和偏振光的基本概念。

2. 验证马吕斯定律。

3. 掌握偏振片、半波片、1/4波片的特性和作用，并通过实验验证。

二、实验用具He-Ne 激光器、偏振器（格兰-泰勒棱镜）2块、半波片（632.8nm,石英晶体）1片、1/4波片（632.8nm,石英晶体）1片、光具座1套、电动旋转架3套、光电探测器1套、计算机操作软件等。

三、实验原理1. 偏振光的产生光是电磁波，可用两个相互垂直的振动矢量---电矢量E 和磁矢量H 表征。

习惯上称E 矢量为光矢量，代表光振动。

若光振动局限在垂直于传播方向的平面内，就形成平面偏振光，因其电矢量末端的轨迹成一直线，通称线偏振光；若只是有较多的电矢量取向于某固定方向，称作部分偏振光。

如果一种偏振光的电矢量随时间作有规律的变动，它的末端在垂直于传播方向的平面内的轨迹呈椭圆或圆形，这种偏振光就是椭圆偏振光或圆偏振光。

2. 布儒斯特角当光从折射率为n 1的介质入射到折射率为n 2的介质分界面，例如由空气入射到玻璃，且入射角满足)/arctan(12n n B =θ （1）时，反射光为完全偏振光，振动面垂直于入射面。

这是由于根据反射定律和折射定律由（1）式可得此时反射角和入射角之和为90°，再由菲涅耳公式可知此时反射光的平行分量为0，只有垂直分量。

B θ称为布儒斯特角，（1）式即为布儒斯特定律。

图13. 马吕斯定律如果光源中任一波列（用振动平面E 表示）投射在起偏器P 上，只有相当于它的成分之一的y E (平行于光轴方向的矢量)能够通过，另一成分θcos E E x =则被吸收。

与此类似，若投射在检偏器A 上的线偏振光的振幅为0E ,则透过A 的振幅为θcos 0E ,这里θ是P 与A 偏振方向之间的夹角。

光的偏振现象的实验研究摘要：本文从理论上介绍了自然光、线偏振光、椭圆偏振光、圆偏振光等的概念；以及产生、鉴别这几种偏振光的方法；介绍了1/2，1/4玻片的定义和1/2，1/4玻片的光学特性；以及研究1/2，1/4玻片光学特性实验过程，实验结果和实验现象分析。

然后由实验验证马吕斯定律，以及测反射光为线偏振光时的入射角，即测量布儒斯特角。

关键词：波片；马吕斯定律；布儒斯特角；分析引言偏振是横波的重要标志，光波属于横波。

在光学学习过程中，干涉、衍射、偏振都是波动光学的主要内容。

本文将从理论和实验两方面对光偏振问题做出分析，主要内容包括：用实验来研究波片的光学性质，对马吕斯定律的验证以及布儒斯特角的测量。

以光偏振在日常生活中的应用结尾，理论与实践相结合，加深对光的偏振现象的理解，拓宽对光学领域的认识。

1光偏振现象的基本理论1.1偏振的基本概念光是一种电磁波,电磁波是横波。

光波是电磁波,因此,光波的传播方向就是电磁波的传播方向。

光波中的电振动矢量E和磁振动矢量H都与传播速度v垂直，因此光波是横波，它具有偏振性。

而振动方向和光波前进方向构成的平面叫做振动面，光的振动面只限于某一固定方向的，叫做平面偏振光或线偏振光。

振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振,它是横波区别于其他纵波的一个最明显的标志,只有横波才有偏振现象。

具有偏振性的光则称为偏振光。

偏振光是指光矢量的振动方向不变，或具有某种规则地变化的光波。

按照其性质,偏振光又可分为平面偏振光（线偏振光）、圆偏振光和椭圆偏振光、部分偏振光几种。

如果光波电矢量的振动方向只局限在一确定的平面内，则这种偏振光称为平面偏振光，若轨迹在传播过程中为一直线，故又称线偏振光。

如果光波电矢量随时间作有规则地改变，即电矢量末端轨迹在垂直于传播方向的平面上呈圆形或椭圆形,则称为圆偏振光或椭圆偏振光。

如果光波电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,这种偏振光就称为部分偏振光。

光的偏振实验方法总结光的偏振是指光波在传播过程中的振动方向。

而光的偏振实验方法是一种用来研究光的偏振性质的实验手段。

本文将对常见的光的偏振实验方法进行总结和介绍。

I. 光的偏振现象简介在探讨光的偏振实验方法之前，我们首先需要了解光的偏振现象。

光的偏振可以分为线偏振、圆偏振和非偏振光。

线偏振光是指光波振动方向只存在于一个平面内，而圆偏振光则是指振动方向按照圆周轨迹运动。

非偏振光则是指振动方向在各个方向上都有。

II. 光的偏振实验方法1. 波片法波片法是一种常见且重要的光的偏振实验方法。

其原理基于光的偏振现象，通过使用不同的波片，可以改变光波的偏振状态。

常见的波片有半波片和四分之一波片。

在实验中，我们可以通过旋转波片来改变光波的振动方向，从而实现光的偏振状态的调节和观察。

2. 偏振片法偏振片法是另一种常用的光的偏振实验方法。

它利用了具有特定光学性质的偏振片，可以选择性地透过或吸收特定方向上的光振动。

实验中，可以通过叠加两个偏振片，并调节它们之间的夹角，来观察光的偏振状态的变化。

3. 布儒斯特角测量法布儒斯特角测量法是一种利用光的偏振现象进行测量的方法。

根据布儒斯特定律，当入射光的折射角等于特定角度时，反射光变为全反射。

通过测量布儒斯特角，可以得到光的折射率以及光的偏振性质。

4. 双折射法双折射法是一种利用物质的双折射性质研究光的偏振现象的实验方法。

当光波通过具有双折射性质的物质时，会分离成两个不同方向振动的光波。

通过观察双折射晶体中不同方向光振动的现象，可以推测光的偏振状态。

5. 泽尼克斯板法泽尼克斯板是一种特殊的偏振装置，通过它可以产生特定的偏振状态。

在泽尼克斯板实验中，通过选择不同的泽尼克斯板以及旋转它们的方向，可以观察到光的偏振状态的变化。

III. 光的偏振实验的应用光的偏振实验方法在科学研究和实际应用中具有广泛的应用价值。

以下为一些常见应用领域：1. 光学仪器：光的偏振实验方法可以帮助设计和制造光学仪器，如偏振镜、偏振滤波器等。

实验07 光的偏振实验光波是特定频率范围内的电磁波。

在自由空间中传播的电磁波是一种横波，光波的偏振特性清楚地显示了光的横波性，是光的电磁理论的一个有力证明。

本实验研究光的一些基本的偏振特性，通过实验深入学习有关光的偏振理论。

【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。

【仪器用具】SGP-2A 型偏振光实验系统【实验原理】1、 光波偏振态的描述一般用光波的电矢量（又称光矢量）的振动状态来描述光波的偏振。

按光矢量的振动状态可把光波偏振态大体分成五种：自然光、线偏振光、部分偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。

这里重点讨论偏振光的描述。

一个单色偏振光可分解为两个偏振方向互相垂直的线偏振光的叠加，即⎩⎨⎧+==)cos(cos 21δωωt a E ta E y x （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，1a 、2a 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1a 、2a 、δ就完全确定了光波的偏振状态。

以下讨论中，取021>a a 、，πδπ≤<-。

当πδ，0=时，式（1）描述的是一个线偏振光，偏振方向与x 轴的夹角)c o s a rc t a n (12δαa a=称为线偏振光的方位角（如图1所示）。

图 1 线偏振光 图 2 圆偏振光当2/2/ππδ-=，且21a a =时，式（1）描述的是一个圆偏振光，其特点是光矢量为角速度ω旋转，光矢量的端点的轨迹为一圆。

δ的正负决定了光矢量的旋向，2/πδ=时为右旋圆偏振光，2/πδ-=时为左旋圆偏振光（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所示）。

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、 偏振片和马吕斯定律偏振片有一个透射轴（即偏振化方向）和一个与之垂直的消光轴，对于理想的偏振片，只有光矢量振动方向与透射轴方向平行的光波分量才能通过偏振片。

光的偏振实验报告－互联网类关键信息项：1、实验目的2、实验原理3、实验仪器4、实验步骤5、实验数据及处理6、实验误差分析7、实验结论11 实验目的本次实验旨在深入了解光的偏振现象，掌握偏振光的产生、检测和应用，通过实验测量和分析，验证光的偏振相关理论，并培养实验操作和数据处理能力。

111 具体目标包括1111 观察光的偏振态，区分自然光、线偏振光和部分偏振光。

1112 测量布儒斯特角，验证布儒斯特定律。

1113 了解偏振片的工作原理和特性，掌握其使用方法。

12 实验原理121 光的偏振态光是一种电磁波，其电场振动方向垂直于传播方向。

光的偏振态分为自然光、线偏振光、部分偏振光和圆偏振光。

自然光的电场振动方向在垂直于传播方向的平面内随机分布，线偏振光的电场振动方向固定，部分偏振光则是自然光和线偏振光的混合，圆偏振光的电场端点在垂直于传播方向的平面内做圆周运动。

122 偏振片偏振片是一种只允许特定方向电场振动通过的光学元件，其透光轴方向决定了允许通过的光的偏振方向。

123 布儒斯特定律当自然光在两种介质的分界面上发生反射和折射时，反射光为部分偏振光，当入射角等于布儒斯特角时，反射光成为完全线偏振光，其振动方向垂直于入射面，布儒斯特角满足：＄tan\theta_B ＝ n_2 ／n_1$，其中$n_1$和$n_2$分别为两种介质的折射率。

13 实验仪器131 光源（如钠光灯）132 起偏器和检偏器（偏振片）133 光具座134 旋转测量台135 光电探测器136 数字电压表14 实验步骤141 调整实验装置将光源、起偏器、检偏器、旋转测量台等依次安装在光具座上，调整各元件同轴等高，使光线能够顺利通过。

142 观察偏振现象打开光源，让自然光通过起偏器，旋转起偏器，观察通过起偏器后的光强变化，确定线偏振光的位置。

然后在起偏器后加入检偏器，旋转检偏器，观察光强的变化，验证马吕斯定律。

143 测量布儒斯特角在光具座上放置一块玻璃平板，让自然光以一定角度入射，旋转旋转测量台，同时观察反射光的强度，当反射光强最弱时，记录此时的入射角，即为布儒斯特角。

光的偏振特性—布儒斯特角的测量实验
光的偏振特性指的是光在传播过程传播特性中的一种现象，即当特定光栅棱镜作用于特性波时，该光的方向会产生一定的变化。

研究光的偏振特性的一种方法是通过测量布儒斯特角来了解。

布儒斯特角又称偏振角，是一种极其重要的分辨率技术，其用于感兴趣材料和成分斑驳状态、反射和折射率之间的关系，以及材料及成分的散射和发射属性；它把特定波限制在一定的方向，并能把摩擦从材料中区分出来。

布儒斯特角的测量实验可以探究光在传播方向上的变化，便于深入理解光的偏振特性。

实验中，先准备一个光分解仪，它由一条平行光栅光栅、一个全息片、和一个定向挡板组成，安装好后，在全息片和定向挡板中间放置布儒斯特角转动轴，并分别在0度和90度位置做标记，以用于测量布儒斯特角。

接下来，将准备好的光分解仪安装到光源上，这里可以采用平衡调制器模拟均衡的偏振信号，或者采用偏振激光仪，它所产生的信号是未均衡的偏振信号。

然后，将光源定位到球面反射器上，重复对偏振光的朝向进行测量，在全息片和定向挡板的0度和90度位置，记录下各自所观测到的强度值，再结合所用的计算方法，可以通过计算得到本次实验中布儒斯特角的值，来得出实验结论。

通过上述方式，可以得到布儒斯特角随特性波在光栅传播方向上的变化规律，以及偏振特性是怎样改变的，而这些知识对深入理解偏振特性具有至关重要的作用。

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。

布鲁斯特角度的测量和马吕斯定律的验证用分光计测量布儒斯特角，利用实验室的分光计实验装置，根据光的偏振特性，在望远镜前端加一偏振片，每次做不同调整，即可观察光在各向同性介质分界面上反射和折射时的偏振现象，可以既简单又精确地测量布儒斯特角，并验证布懦斯特定律。

1889年瑞利男爵在《大英百科全书》第九版《光学》条中，给出根据费马原理的证明。

设同源光束[MABCP]与[M'A'B'C'P']与曲面m分别在M,M'点正交；这两道光线在传播过程中经过多次反射或折射，分别与界面a相交于A，A'点；与界面b相交于B,B'点，与界面c 相交于C,C'点；经过若干反射、折射后分别到达P，P'点；令光线[MABCP]、[M'A'B'C'P'] 的光程相等；则所有等光程的P,P'的集合，形成一个曲面p。

可证明光线[MABCP]与曲面p在P点正交，光线[M'A'B'C'P']与曲面p在P'点正交，即集合p是光束的正交一致性曲面。

证：作两条附加直线M'A和P'C。

令M与M'无限接近，因M'A与曲面m 垂直，光线[M'ABCP']与光线[M'A'B'C'P']之差是MM'线段的高次微小项即[M'ABCP']～[M'A'B'C'P']。

但根据费马原理的要求，[M'A'B'C'P]=[MABCP]，代入前式，可得[M'ABCP']=[MABCP];令第一介质和最后介质的折射率分别为n,n'，则消除共同线段之后可得：由此在M和M'无限接近时M'A=MA，于是 CP'=CP;即CP,CP'是等腰三角形的两腰，与PP'夹角相等；当其无限接近时CP,CP'合为一体，垂直于曲面p。

一、实验目的1. 理解布儒斯特角的概念及其产生的原理。

2. 通过实验验证布儒斯特定律，即反射光和折射光垂直。

3. 掌握使用偏振片和分光计测量布儒斯特角的方法。

二、实验原理布儒斯特角（Brewster's angle）是指当光线从一种介质入射到另一种介质时，反射光完全偏振的条件所对应的入射角。

根据布儒斯特定律，当光线以布儒斯特角入射时，反射光和折射光互相垂直。

布儒斯特角的计算公式为：\[ \tan(\theta_B) = \frac{n_2}{n_1} \]其中，\( \theta_B \) 是布儒斯特角，\( n_1 \) 和 \( n_2 \) 分别是入射介质和折射介质的折射率。

三、实验器材1. 分光计2. 偏振片3. 玻璃平板4. 可调光源5. 秒表6. 刻度尺四、实验步骤1. 将分光计调整至水平，确保其稳定性。

2. 将玻璃平板放置在分光计的平台上，调整光源使其垂直照射到玻璃平板上。

3. 将偏振片固定在分光计的光路上，使其与光束垂直。

4. 观察反射光，旋转偏振片，寻找反射光强度最弱的位置，此时反射光为线偏振光。

5. 记录此时偏振片的旋转角度，即为布儒斯特角。

6. 重复步骤4和5，测量多次，取平均值作为实验结果。

五、实验结果与分析通过多次测量，得到布儒斯特角的平均值为 \( \theta_B = 56.7^\circ \)。

根据布儒斯特定律，理论计算得到的布儒斯特角为：\[ \tan(\theta_B) = \frac{n_2}{n_1} = \frac{1.5}{1} = 1.5 \]\[ \theta_B = \arctan(1.5) \approx 56.3^\circ \]实验结果与理论计算值基本一致，说明实验结果可靠。

六、实验总结通过本次实验，我们成功测量了布儒斯特角，验证了布儒斯特定律。

实验过程中，我们掌握了使用偏振片和分光计测量布儒斯特角的方法。

此外，实验结果也表明，在测量过程中，需要注意光源的稳定性和偏振片的旋转角度，以保证实验结果的准确性。

实验八偏振光的检测与布儒斯特角测量一、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：部分偏振光、线偏振光、圆偏振光（和自然光的区别）、椭圆偏振光（和部分偏振光的区别）(2)马吕斯定律：(3)获得线偏振光的方法：反射（布儒斯特角）、透射（起偏器等）(4)玻片：改变相位三、实验仪器(1)半导体激光器(2)偏振片2个，1/2波片（650nm）,1/4波片（650nm）(3)光电接收器，光源部件1个，透镜（f＝70mm）1个，(4)普通玻璃50×50mm一个，光源测角台1个(5)导轨1套，滑座5个，手动旋转架SZ－06共3个，(6)可变口径二维架1个，二维调整架1个。

四、实验步骤(1)自然光转换为线偏振光(2)加起偏镜产生偏振光(3)线偏振光转化为圆偏振光的方法(4)线偏振光转化为椭圆偏振光的方法(5)验证马吕斯定律五、数据处理与分析将实验步骤中描述的五个试验中得到的数据用图或表给出，并对实验结果进行数据分析。

（2）加起偏镜产生偏振光起偏器︒=90θ检偏器︒=0θ由matlab 绘图得（3）半波片︒=15θ起偏器︒=90θ检偏器︒=0θ由matlab绘图得由图表知近似为线偏振光转为园偏振光。

（4）λ41波片︒=15θ起偏器︒=90θ检偏器︒=0θ由matlab绘图得由图表知近似为线偏振光转为椭园偏振光。

思考题：(1)自己设计一个观察λ/2波片作用的实验，并给出你的实验方法和结果(2)设计实验区别：部分偏振光与椭圆偏振光、圆偏振光和自然光解：(1)实验结果如上图表所示(2)椭圆偏振光和圆偏振光其实就是一回事,只不过圆偏振光是长轴短轴一样的椭圆偏振光罢了,所以椭圆偏振光过波晶片也可以变成线偏振光,一样有消光.但是部分偏振光实际上就是在自然光中夹杂有偏振的乘法,通过波晶片后,一部分变为了线偏振光,其他部分不变,还是自然光,当变成线偏振光的部分和偏振片通光方向一致的时候,光强度最大,是自然光的一部分夹杂着偏振光的一部分.当这个方向垂直的时候,偏振光部分不能通过,只剩下自然光部分,所以光强有变化,但是还是有自然光部分可以通过.。

偏振光特性的研究实验报告篇一：偏振光特性的研究光学设计性实验论文偏振光特性的研究摘要：实验目的：（一）学习用光电转换的方法测定相对光强, 验证马吕斯定律。

（二）研究1/4波片的光学特性（三）研究半导体激光器的偏振特性（测出其偏振度）（四）研究物质的旋光特性（五）观察石英晶体的旋光特性和测量旋光度（六）观察旋光色散，并解释现象实验要求：（一）掌握各种偏振光的特性。

（二）学会辨别各种偏振光。

（三）了解偏振光干涉和双折射现象关键词：偏振、马吕斯定律、1/4波片、偏振特性、偏振度、旋光特性、旋光色散。

引言：光的干涉和衍射现象揭示了光的波动性质，而光的偏振现象进一步验证了光波是横波。

我们研究偏振现象不仅可以认识光的电磁波性质，而且可以对光的传播规律有许多新的认识。

实验原理：1．偏振光的种类光是电磁波，它的电矢量E和磁矢量H相互垂直，且又垂直于光的传播方向．通常用电矢量代表光矢量，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．按光矢量的不同振动状态，可以把光分为五种偏振态：如光矢量沿着一个固定方向振动，称为线偏振光或平面偏振光；如在垂直于传播方向的平面内，光矢量的方向是任意的，且各个方向的振幅相等，则称为自然光；如果有的方向光矢量的振幅较大，有的方向振幅较小，则称为部分偏振光；如果光矢量的大小和方向随时间作周期性的变化，且光矢量的末端在垂直于光传播方向的平面内的轨迹是圆或椭圆，则分别称为圆偏振光或椭圆偏振光．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．2．线偏振光的产生(1)反射和折射产生偏振根据布儒斯特定律，当自然光以ib?arctann的入射角从空气或真空入射至折射率为n的介质表面上时，其反射光为完全的线偏振光，振动面垂直于入射面，而透射光为部分偏振光，ib称为布儒斯特角．如果自然光以ib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．玻璃片的数目越多，透射光的偏振度越高．(2)偏振片它是利用某些有机化合物晶体的“二向色性”制成的．当自然光通过这种偏振片后，光矢量垂直于偏振片透振方向的分量几乎完全被吸收，光矢量平行于透振方向的分量几乎完全通过，因此透射光基本上为线偏振光．(3)双折射产生偏振当自然光入射到某些双折射晶体(如方解石、石英等)时，经晶体的双折射所产生的寻常光(o光)和非常光(e光)都是线偏振光． 3．波晶片波晶片简称波片，它通常是一块光轴平行于表面的单轴晶片，一束平面偏振光垂直入射到波晶片后，便分解为振动方向与光轴方向平行的e光和与光轴方向垂直的o光两部分(如图1所示)．这两种光在晶体内的传播方向虽然一致，但它们在晶体内传播的速度却不相同(为么?)．于是，e光和o光通过波晶片后就产生固定的相位差?，即??2??(ne?no)l式中?为入射光的波长，l为晶片的厚度，ne和，no分别为e和o光的主折射率。

反射光的偏振及布儒斯特角的测量实验说明书北京方式科技有限责任公司反射光的偏振特性—布儒斯特角的测量光是一种横波，它的振动方向是与传播方向相互垂直的。

偏振是指光波的振动方向在空间上的一种相对取向的现象。

当这个振动方向在垂直于传播方向的平面内可取所有可能的方向，并且没有一个方向占优势时，我们称之为自然光或非偏振光。

而如果有某一个方向上的振动占优势时，则称之为部分偏振光。

只有一个单一的振动方向的光叫线偏振光，而在一个振动周期内其振动矢量的端点的轨迹为一个圆或椭圆时，我们称之为圆偏振光或椭圆偏振光。

在我们日常生活和工作中，太阳光、照明用光一般多为自然光。

而自然光经过一些材料的反射和透射后可能变成部分偏振光。

自然光经过一些特殊材料，如偏振片或双折射晶体材料制作的棱镜后，就会变成线偏振光，一些激光器也可产生很好的线偏振光。

线偏振光经过波片后就可能成为椭圆偏振光。

一、实验目的1.用最小偏向角法测量棱镜材料的折射率。

2.测量通过起偏器、1/4波片后的光的偏振特性，了解线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的特点。

3.通过观察从棱镜材料表面反射回来的光的偏振特性，了解反射光的偏振特性，测量出布儒斯特角。

4.用测量值验证布儒斯特角公式的正确性。

二、实验原理1.棱镜材料的折射率的测量当一束光斜入射于棱镜表面时，其光路如下图。

由(1)式可得：2sin2sinminA A n δ+=(3) 因此，只要我们测量出min δ，就可得到材料相对于该测量光的折射率n 。

2. 偏振光1) 偏振光的数学描述：对于线偏振光和椭圆偏振光，在数字上我们常用两个垂直振动的合成来描述。

在以光传播方向相垂直的平面内取一个直角坐标系，将代表振动特性的电矢量E 分解成Ex 和Ey ，它们是同频ω，假设相位相差δ，振幅分别为Ex 和Ey ，即t A E x x ωcos = (4) )cos(δω+=t Ay E y (5) 消去t ，上式可变成δδ222sin cos 2=⋅-⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛y y x x y y x x A E A E A E A E (6) 这是一个椭圆的方程，因其系数行列式大于零：222221cos sin 0cos 1x x y x y x y yA A A A A A A A δδδ⎛⎫-⎪⎪=≥ ⎪- ⎪ ⎪⎝⎭(7)当δ=0或π时， 0sin =δ 1cos ±=δ 上式为：0222=⋅±⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛y y x x y y xxA E A E A E AE (8) y yxx E A A E ±= 这是一个线性方程：斜率为 y A ，振幅为22y x A A +，它代表一束线偏振光 当δ=±π/2时，1sin 2=δ 0cos =δ；椭圆方程变为：221y x x y E E A A⎛⎫⎛⎫+= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ (9)这是一个标准的椭圆方程，其主轴在X 、Y 方向。

布儒斯特角的测量实验报告一、引言布儒斯特角是光学实验中常用的测量角度的方法之一。

它利用偏振光通过两个偏振片之间的夹角时的光强变化来测量角度。

本实验旨在通过测量布儒斯特角来验证光的偏振现象，并探究其应用。

二、实验原理1. 偏振光的特性光波是电磁波，其振动方向可以在一个平面上任意方向。

当光通过某些材料时，只有沿特定方向的电场分量能够通过，这种特性称为偏振。

偏振光可以通过偏振片来实现。

偏振片是一种有机材料，能够选择性地吸收或透过特定方向的电磁波。

2. 布儒斯特角的测量原理布儒斯特角是指当入射角等于折射角时，透过偏振片的光强最小。

当光从空气射入介质时，入射角为0°，折射角为布儒斯特角。

通过改变两个偏振片之间的夹角，可以测量布儒斯特角。

三、实验步骤1. 准备实验材料：光源、偏振片、半反射镜、望远镜等。

2. 搭建实验装置：将光源放置在一定距离处，通过半反射镜和望远镜，使光线垂直射入偏振片。

3. 调整光源位置和偏振片夹角：通过调整光源位置和偏振片夹角，使光线通过两个偏振片后的光强最小。

4. 测量布儒斯特角：记录此时两个偏振片的夹角，即为布儒斯特角。

四、实验结果与分析根据实验数据记录，我们得到了一系列布儒斯特角的测量值。

通过计算平均值和标准差，可以得到较为精确的布儒斯特角测量结果。

我们可以发现，布儒斯特角与入射光的偏振方向有关，当入射光的偏振方向与偏振片的偏振方向平行时，布儒斯特角最小；当两者垂直时，布儒斯特角最大。

五、实验误差分析实验中可能存在的误差主要来自以下几个方面：光源的不稳定性、望远镜的定位误差、偏振片的品质差异等。

为减小误差，我们可以使用更稳定的光源、精确调整望远镜的角度，并使用质量较好的偏振片。

六、实验应用布儒斯特角的测量方法在实际应用中具有广泛的用途。

例如，在材料科学中，可以通过测量布儒斯特角来研究材料的光学性质；在光学仪器中，可以利用布儒斯特角来测量光学元件的角度等。

七、实验结论通过本实验的布儒斯特角测量，我们验证了光的偏振现象，并了解了布儒斯特角的测量原理和方法。

布儒斯特角实验报告数据一、实验目的本实验旨在通过测量不同介质表面反射光和折射光的偏振状态，确定布儒斯特角，并验证布儒斯特角定律。

二、实验原理当自然光在两种各向同性介质的分界面上反射和折射时，反射光和折射光一般都是部分偏振光。

当入射角等于某一特定角度时，反射光将成为完全偏振光，其振动方向垂直于入射面，这个特定的入射角称为布儒斯特角，用$＼theta_B$表示。

布儒斯特角与两种介质的折射率之间存在以下关系：＼＼tan\theta_B ＝＼frac{n_2}｛n_1}＼其中，＄n_1$和$n_2$分别为两种介质的折射率，且$n_1$为入射介质的折射率，＄n_2$为折射介质的折射率。

三、实验仪器1、激光光源2、光学平台3、起偏器4、检偏器5、旋转台6、玻璃片（已知折射率）四、实验步骤1、将激光光源固定在光学平台上，调整其高度和方向，使其水平射出激光束。

2、在激光束的路径上放置起偏器，使激光束成为线偏振光。

3、将玻璃片放置在旋转台上，使其表面与激光束垂直。

4、旋转旋转台，同时观察反射光的强度变化，当反射光强度最弱时，记录此时旋转台的角度，即为布儒斯特角的测量值。

5、重复测量多次，以减小误差。

五、实验数据记录｜测量次数｜旋转台角度（°）｜｜：：｜：：｜｜ 1 ｜ 565 ｜｜ 2 ｜ 570 ｜｜ 3 ｜ 568 ｜｜ 4 ｜ 567 ｜｜ 5 ｜ 571 ｜六、数据处理1、计算测量值的平均值：＼＼overline{＼theta} ＝＼frac{565 ＋ 570 ＋ 568 ＋ 567 ＋ 571}｛5} ＝ 5682°＼2、已知玻璃片的折射率$n_2 ＝ 15$，入射介质为空气，折射率$n_1 ＝ 1$，根据布儒斯特角定律计算理论值：＼＼theta_{B,理论} ＝＼arctan\frac{15}｛1} ＼approx 5631°＼3、计算相对误差：＼＼delta ＝＼frac{＼vert ＼overline{＼theta} ＼theta_{B,理论}＼vert}｛＼theta_{B,理论}｝＼times 100\％＝＼frac{＼vert 5682 5631\vert}｛5631} ＼times 100\％＼approx 091\％＼七、实验结果分析1、实验测量得到的布儒斯特角平均值为$5682°＄，与理论值$5631°＄相比，相对误差约为$091\％＄，在可接受的误差范围内。

实验二偏振光实验【实验目的】1、加深对布儒斯特角定义和马吕斯定律的理解；2、了解半波片的作用；3、通过检测1/4波片位相延迟角，熟悉偏振光干涉原理。

【实验仪器及装置】导轨、氦氖激光器、光学测角台、透镜、波片、偏振片、光电探头、光电流放大器等【实验内容及步骤】一、测量布儒斯特角按图1所示在光具座上布置光路。

使He-N e激光发出的细光束通过一个偏振轴为水平方向的起偏器之后，照射立在光学测角台上的黑玻璃镜，转动测角台，使反射光束原路返回，以此位置为零度，再转动测角台，使入射角约达56︒~57︒时锁紧度盘，利用滑动座升降微调装置适当降低测角台，然后放松转动臂，在光电探头随着转臂缓慢转动过程中测量反射光的相对光强。

经反复观测，找到反射光为最暗（甚至为零）的位置，其入射角θB就是布儒斯特角。

图1 测量布儒斯特角【数据记录及处理】表1 布儒斯特角实验数据表如果光源中的任一波列（用振动平面E表示）投射在起偏器P上（图2），只有相当于它的成分之一的E y（平行于光轴方向的矢量）能够通过，另一成分E x （＝Ecosθ）则被吸收。

若投射在检偏器A上的线偏振光的振幅为Eo，则透过A的振幅为E0cosθ（这里θ是P 与A 偏振方向之间的夹角）。

由于光强与振幅的平方成正比，所以透射光强I 随θ 而变化的关系为θ20cos I I =这就是马吕斯定律。

实验步骤：让激光束垂直通过起偏器成为偏振光，用检偏器检查时，使两个偏振器的透振方向的夹角在θ 从0︒转动一周的过程中，用连接光电流放大器的探头测量透射光强的相对值I ，每10︒或15︒读取一次数据。

然后画出I~θ 关系曲线。

图2 起偏器【数据记录及处理】表2 马吕斯定律实验数据表三、半波片的作用光束进入双折射晶体时被分成符合折射定律的寻常光（o 光）和不符合折射定律的非寻常光（e 光）。

o 光和e 光都是偏振光，但在晶体内有不同的波速，因此通过厚度一定的晶片时光程也不同。

设晶片厚度为d ，o 光和e 光通过晶片后就有相位差()d n n e o -λπδ2＝式中λ表示光的波长，n o 和n e 表示该晶片对o 光和e 光的折射率。