偏振光的研究和检测
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偏振光的研究实验报告
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。
偏振态检测实验报告
1. 理解偏振光的基本概念和特性。
2. 掌握使用偏振片检测不同偏振态光的方法。
3. 通过实验验证马吕斯定律，加深对偏振光理论的理解。
二、实验原理光是一种电磁波，具有横波性质。
当光波的振动方向在某一特定平面内时，我们称这种光为偏振光。
偏振光可分为线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。
线偏振光：光波的振动方向在某一平面内，且该平面的方向与光传播方向垂直。
圆偏振光：光波的振动方向在某一平面内，且该平面的方向与光传播方向垂直，光波的振动方向在传播过程中始终保持在同一圆周上。
椭圆偏振光：光波的振动方向在某一平面内，且该平面的方向与光传播方向垂直，光波的振动方向在传播过程中始终保持在同一椭圆上。
偏振片是一种能够使自然光变为偏振光的器件。
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分量能够通过，而与透振方向垂直的光振动分量则被吸收。
马吕斯定律指出，当线偏振光通过偏振片时，透射光的强度与入射光的强度和偏振片透振方向与入射光振动方向的夹角余弦的平方成正比。
三、实验仪器与材料1. 自然光源2. 偏振片3. 激光器4. 光具座5. 光电探测器6. 数据采集系统7. 计算机软件1. 将自然光源、偏振片、激光器、光具座、光电探测器和数据采集系统连接好。
2. 将自然光源发出的光通过偏振片，使其变为线偏振光。
3. 将线偏振光通过光电探测器，并记录下光强。
4. 逐渐旋转偏振片，记录下不同角度下光电探测器接收到的光强。
5. 根据实验数据，验证马吕斯定律。
6. 改变自然光源的偏振态，重复上述步骤，观察不同偏振态光通过偏振片后的变化。
五、实验结果与分析1. 当偏振片透振方向与入射光振动方向平行时，光电探测器接收到的光强最大；当偏振片透振方向与入射光振动方向垂直时，光电探测器接收到的光强最小。
这验证了马吕斯定律。
2. 当自然光源发出的是线偏振光时，旋转偏振片可以改变光电探测器接收到的光强。
当自然光源发出的是圆偏振光或椭圆偏振光时，旋转偏振片同样可以改变光电探测器接收到的光强，但光强变化曲线与线偏振光不同。
偏振光的研究和检测
1，自然光通过检偏器 由于自然光具有轴对称性，将光强为Io的自然光中每一个光矢量都在x,y两个方向上分
解，因此有Ix=Iy=Io，这说明肉然光可以等效为等幅(Io/2) 、无确定相位关系、阻取向任意 的两个正交的线偏振光。
如图44-1所示,Ip- θ曲线应为一条直线。
2.线偏振光通过检偏器——马吕斯定律 马吕斯定律指出，一束如图44-2所示光强为Io的线偏振光，通过检偏器的透射光强为
人眼仅对光的强弱变化敏感，而无法直接感知光的各种偏振态，必须借助检偏器，研 声透射光强的孪化来判定光的偏振态。检偏器(或起偏器)是二种只允许某一振动方向光通 过的光学器件，当它用来产生线偏振光时称为起偏器，用来检验线偏振光时称为检偏器。 常用的检偏器有两类：一类是利用材料对不同方向的电磁振动具有选择吸收特性的原理制 成的，称为偏振片；另一类是用双折射晶体制成的特殊棱镜,如尼科耳棱镜,格兰棱镜等,这 类棱镜的透光率和偏振度远高于偏振片。在检偏器上能够让电矢量充分透过的方向称为透 振方向，记作P，与P正交的方向上的电矢量将被强烈吸收而无法透过，称为消光方向。
2.线偏振光的检验 将起偏器的起偏角定在偏振方向为0”的位置，然后旋转检偏器找到光强最大的位置，
记录功率计的读数，而后每隔30”记录一次透射光强的数值，直到旋转一周后出现两次极 大和两次“消光”。画出透射光强随角度变化的曲线与理论曲线相比较，验证马吕斯定律 。
3. 1/4波片的摆正 旋转检偏器使PA正交，在起偏器与检偏器之间放一1/4波片，调节波片使激光束通过
3.椭圆偏振光
角度 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 光强 0.08 0.34 0.99 1.30 1.02 0.42 0.08 0.34 0.95 1.26 0.99 0.34 0.08
偏振光的研究_实验报告
一、实验目的1. 观察光的偏振现象，加深对光的偏振性质的认识。
2. 学习并掌握偏振光的产生、传播、检测和调控方法。
3. 理解马吕斯定律及其在实际应用中的意义。
4. 掌握使用偏振片、波片等光学元件进行偏振光实验的基本技能。
二、实验原理1. 光的偏振性质：光是一种电磁波，具有横波性质。
在光的传播过程中，光矢量的振动方向相对于传播方向可以保持不变（线偏振光）、绕传播方向旋转（圆偏振光）或呈现椭圆轨迹（椭圆偏振光）。
2. 偏振光的产生：自然光通过偏振片后，可以产生线偏振光。
当自然光入射到某些光学各向异性介质（如偏振片、波片等）时，由于不同方向的光矢量分量在介质中的折射率不同，从而导致光矢量振动方向发生偏转，形成偏振光。
3. 马吕斯定律：当一束完全线偏振光通过一个偏振片时，透射光的光强与入射光的光强和偏振片透振方向与入射光光矢量振动方向的夹角θ之间的关系为：\( I = I_0 \cdot \cos^2\theta \)，其中\( I \)为透射光的光强，\( I_0 \)为入射光的光强。
三、实验仪器与设备1. 自然光源（如激光器）2. 偏振片（两块）3. 波片（1/4波片、1/2波片）4. 光具座5. 光屏6. 光电探测器7. 数据采集与分析软件四、实验步骤1. 观察线偏振光：将自然光源发出的光通过偏振片，观察光屏上的光斑。
然后逐渐旋转偏振片，观察光斑的变化，验证马吕斯定律。
2. 观察圆偏振光：将1/4波片放置在偏振片和光屏之间，使1/4波片的光轴与偏振片的透振方向夹角为45°。
观察光屏上的光斑，验证圆偏振光的产生。
3. 观察椭圆偏振光：将1/4波片的光轴与偏振片的透振方向夹角调整为22.5°，观察光屏上的光斑，验证椭圆偏振光的产生。
4. 测量偏振片透振方向：利用光电探测器测量偏振片的透振方向，并与理论计算值进行比较。
5. 分析实验数据：使用数据采集与分析软件对实验数据进行处理，分析偏振光的特性，验证实验原理。
光偏振实验的实验报告
一、实验目的1. 观察光的偏振现象，加深对偏振光的理解。
2. 掌握偏振片和波片的工作原理。
3. 验证马吕斯定律，了解偏振光在不同角度下的光强变化。
4. 学习使用偏振光相关仪器，如偏振片、波片和分光计等。
二、实验原理光是一种电磁波，具有横波性质。
在光的传播过程中，光矢量的振动方向可以发生改变，形成偏振光。
偏振光是指光矢量的振动方向在某一特定平面内振动的光。
本实验中，我们使用偏振片和波片来观察和验证偏振光的相关现象。
偏振片可以使自然光变为线偏振光，而波片可以改变光的偏振态。
根据马吕斯定律，当线偏振光通过偏振片或波片时，其光强与偏振片或波片的透振方向与入射线偏振光的光矢量振动方向的夹角有关。
三、实验仪器与用具1. 偏振片2. 波片3. 分光计4. 激光器5. 光屏6. 透明玻璃板7. 导线8. 电线夹四、实验步骤1. 将激光器发出的光通过偏振片，使光成为线偏振光。
2. 将线偏振光照射到透明玻璃板上，观察光屏上的光斑。
3. 将透明玻璃板旋转，观察光屏上的光斑变化，验证光的偏振现象。
4. 在光屏上放置一个波片，调整波片的透振方向，观察光屏上的光斑变化。
5. 使用分光计测量偏振片和波片的透振方向，记录数据。
6. 根据马吕斯定律，计算不同角度下的光强，并与实验结果进行比较。
五、实验结果与分析1. 当透明玻璃板旋转时，光屏上的光斑会发生明暗交替变化，验证了光的偏振现象。
2. 当波片的透振方向与偏振片的透振方向平行时，光屏上的光斑最亮；当两者垂直时，光屏上的光斑最暗。
这符合马吕斯定律。
3. 通过分光计测量偏振片和波片的透振方向，计算不同角度下的光强，并与理论值进行比较，结果基本吻合。
六、实验结论1. 光具有偏振现象，偏振光的光矢量振动方向在某一特定平面内振动。
2. 偏振片和波片可以改变光的偏振态。
3. 马吕斯定律适用于偏振光的传播和检测。
七、实验讨论1. 本实验中，我们使用了激光器作为光源，激光器发出的光具有高度的单色性和相干性，有利于观察光的偏振现象。
光偏振物理实验报告
1. 观察光的偏振现象，加深对光的横波性的理解。
2. 学习并掌握产生和检验偏振光的光学元件及仪器的工作原理。
3. 通过实验验证马吕斯定律，探究偏振光的特性。
4. 掌握椭圆偏振光和圆偏振光的产生与检测方法。
二、实验原理光是一种电磁波，具有横波特性。
当光波在传播过程中，若光矢量保持在固定平面上振动，则称为线偏振光；若光矢量绕着传播方向旋转，其端点描绘的轨迹为一个圆，则称为圆偏振光；若光矢量端点旋转的轨迹为一椭圆，则称为椭圆偏振光。
偏振片是一种能够选择性地透过某一特定方向振动的光波的光学元件。
当自然光通过偏振片时，只有与偏振片偏振方向一致的光波分量能够通过，从而产生线偏振光。
马吕斯定律指出，当线偏振光通过一个偏振片时，透射光的强度与入射光的强度成正比，且透射光的强度与入射光的偏振方向和偏振片的偏振方向之间的夹角θ满足以下关系：\[ I = I_0 \cdot \cos^2(\theta) \]其中，\( I \)为透射光的强度，\( I_0 \)为入射光的强度，θ为入射光的偏振方向和偏振片的偏振方向之间的夹角。
三、实验仪器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. 光电倍增管探头及电源7. 中央调节平台和两臂调节机构1. 将半导体激光器固定在光具座上，调整激光器使其发出的光束平行于光具座。
2. 将偏振片放置在激光器与光电倍增管探头之间，调整偏振片的偏振方向，观察光电倍增管探头的输出信号。
3. 记录偏振片偏振方向与激光器光束方向之间的夹角θ，以及光电倍增管探头的输出信号强度。
4. 重复步骤2和3，改变偏振片的偏振方向，记录相应的θ和输出信号强度。
5. 将1/4波片放置在偏振片与光电倍增管探头之间，调整1/4波片的光轴方向，观察光电倍增管探头的输出信号。
6. 记录1/4波片光轴方向与偏振片偏振方向之间的夹角θ，以及光电倍增管探头的输出信号强度。
7. 重复步骤5，改变1/4波片的光轴方向，记录相应的θ和输出信号强度。
偏振光现象的研究实验报告
偏振光现象的研究实验报告一、实验目的本实验旨在通过观察和分析偏振光现象，深入理解光的偏振性质，掌握偏振片和检偏器的使用方法，并学会分析和解释实验数据。
二、实验原理偏振光是一种特殊的光线，其电矢量或磁矢量在某一固定方向上振动。
自然光在不受外力作用的环境中产生，其光波的振动方向是随机的，既有水平方向的振动，也有垂直方向的振动。
而偏振光则只有在一个特定方向上存在振动。
三、实验步骤1. 准备实验器材：光源、偏振片、检偏器、屏幕、测量尺、坐标纸。
2. 打开光源，使光线通过偏振片，观察光线的变化。
3. 旋转偏振片，观察光强的变化，找到使光强最弱的偏振角度。
4. 将检偏器旋转至与偏振片相同的偏振角度，观察光强的变化。
5. 记录实验数据，绘制光强与偏振角度的关系图。
6. 分析实验结果，得出结论。
四、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，我们观察到当自然光通过偏振片后，光线变为偏振光，其电矢量或磁矢量在某一固定方向上振动。
旋转偏振片时，光强会发生变化，当偏振片的偏振方向与检偏器的偏振方向一致时，光强达到最小值。
记录实验数据并绘制了光强与偏振角度的关系图。
2. 结果分析根据实验结果，我们可以得出以下结论：（1）自然光通过偏振片后，变为偏振光，其电矢量或磁矢量在某一固定方向上振动。
这说明偏振片具有使光线偏振的作用。
（2）旋转偏振片时，光强发生变化，当偏振片的偏振方向与检偏器的偏振方向一致时，光强达到最小值。
这说明检偏器具有检测偏振光的作用，当检偏器的偏振方向与偏振光的偏振方向一致时，透射的光强最小。
（3）根据实验数据绘制的光强与偏振角度的关系图可以看出，当偏振片的偏振方向与检偏器的偏振方向一致时，光强最小，此时两者之间的夹角为90度。
这说明检偏器的偏振方向与偏振光的偏振方向垂直时，透射的光强最大。
五、结论总结本实验通过观察和分析偏振光现象，深入理解了光的偏振性质。
实验结果表明，自然光通过偏振片后变为偏振光，其电矢量或磁矢量在某一固定方向上振动；旋转偏振片时，光强发生变化，当偏振片的偏振方向与检偏器的偏振方向一致时，光强达到最小值；根据实验数据绘制的光强与偏振角度的关系图可以看出，当两者之间的夹角为90度时，透射的光强最大。
偏振光检测及其研究论文
偏振光检测及其研究论文偏振光检测是一种利用光的偏振性质来检测和分析样品或光源性质的技术方法。
它广泛应用于物质的光学性质表征、生物体的显微镜成像以及通信和光子学领域等。
本文将介绍偏振光检测的原理、方法和应用，并介绍一些相关的研究论文。
偏振光是指具有特定振动方向的光。
光的偏振状态可以通过光的电场矢量的方向来描述。
常见的偏振状态有水平偏振、垂直偏振、左旋偏振和右旋偏振等。
偏振光的检测主要通过测量其偏振状态来实现。
常用的偏振光检测方法包括偏振片法、偏振电荷耦合器法、全息偏振显微术等。
偏振片法是一种最简单且常用的偏振光检测方法。
它利用偏振片对入射光进行滤波，只允许特定振动方向的光通过，并通过旋转或叠加多个偏振片来改变或确定入射光的偏振状态。
偏振电荷耦合器（Pockels cell）法是一种利用偏振电荷耦合器来调控光的偏振状态的方法。
通过改变偏振电荷耦合器的电场来调节光的偏振状态，实现快速精确的偏振光控制和检测。
全息偏振显微术是一种结合全息显微术和偏振光技术的方法。
它通过记录样品在特定偏振状态下的干涉图像来获得样品的偏振信息，并通过数字图像处理和分析来重建样品的偏振性质。
偏振光检测在许多领域中都有重要的应用。
在物质科学中，偏振光检测可以用于测量样品的光学常数、折射率、吸收系数等光学性质的研究。
在生物显微镜成像中，偏振光检测可以用于观察和分析生物组织的细胞结构和分子方向性的改变。
在通信和光子学领域，偏振光检测可以用于检测、控制和调节光信号的偏振状态，提高光通信和光子学器件的性能。
以下是一些关于偏振光检测的研究论文的简要介绍：1. "Polarization characteristics of light scattered by random media"，作者：V. A. Feigin，发表于 Journal ofExperimental and Theoretical Physics Letters，1997年。
偏振光检测研究
偏振器件 米勒矩阵
出射光 斯托克斯矢量
偏振器件：使入射光的偏振参量改变的器件 米勒矩阵M：用来描述偏振器件作用的矩阵
不同的偏振器件米勒矩阵不同
出射光的斯托克斯矢量和入射光的斯托 克斯矢量满足关系式：
Sout M Sin
S0' S1'
M11 M 21
M12 M 22
M13 M 23
M14 S0 S0
已知，光波从介质表面反射(透射)时，其偏振 态可能发生变化，偏振状态的改变与入射光的状
态、介质表面状态有关。 E Acos(t kz 0)
不同物体或同种物体的不同状态(粗糙度、空 隙度、含水量）可能产生不同的偏振状态。 采用偏振成像方法，可提取其偏振信息并加以利用。
在军事目标识别中，目标与背景的对比是个 重要因素。有时可以对目标进行伪装，但若同时 采用偏振探测和光度探测，大部分的军事目标都 可以被识别。
有人用紫外到近红外段的波长对置于沙滩背景 下的一群士兵和一辆军用伪装车蒙皮做了偏振测量 和光度测量，比较偏振和光度的探测能力。
对于军事车辆的伪装漫反射蒙皮，当将反射 率视为视角和波长的函数时，反射率为常量。当 将偏振度视为散射角的函数时，偏振度会有很大 的不同。
结果表明：由于沙中低吸收、强散射的二氧 化硅致使沙地显得明亮（高反射率），军事车辆 和士兵衣服具有52%高偏振度、低反射率，在低 偏振度(多数小于10%)、高反射率的沙滩沙地上非 常容易被识别。
I
Q
此组参量可以表示包括偏振
U
度在内的任意偏振光的状态
V
I、Q、U、V 都具有光强度的量纲。
I —表示总光强度 Q —表示X轴方向直线偏振光分量 U —表示450方向直线偏振光分量 V —表示右旋园偏振光分量
光的偏振研究实验报告
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。
偏振光分析实验报告
偏振光分析实验报告偏振光分析实验报告引言：光是我们日常生活中不可或缺的一部分，它以波动的形式传播，既有粒子性质也有波动性质。
而光的波动性质中，偏振光是一种特殊的现象。
本实验旨在通过对偏振光的分析，了解其性质及应用。
一、实验目的本实验旨在通过偏振光的分析，探究其性质及应用。
具体目标包括：了解偏振光的产生原理、学习偏振光的检测方法、掌握偏振片的使用技巧以及理解偏振光的应用领域。
二、实验原理1. 偏振光的产生原理偏振光的产生可以通过偏振片实现，偏振片是一种具有偏振特性的光学元件。
它通过选择性地吸收或透过特定方向的光振动，将非偏振光转化为偏振光。
2. 偏振光的检测方法常用的偏振光检测方法有：偏振片法、偏振光束分束法、偏振光束干涉法等。
其中，偏振片法是最常用的方法之一，通过旋转偏振片来观察光的强度变化，从而确定光的偏振状态。
3. 偏振片的使用技巧在实验中，正确使用偏振片是非常重要的。
一般情况下，偏振片的传光方向与其表面上的箭头方向垂直。
通过旋转偏振片，可以改变光的偏振状态。
4. 偏振光的应用领域偏振光在许多领域中都有广泛的应用，例如：光学显微镜、液晶显示器、偏振片墨镜等。
通过对偏振光的分析，可以更好地理解这些应用的原理和工作机制。
三、实验步骤1. 准备实验装置：将光源、偏振片、检测器等装置按照实验要求连接好。
2. 调整偏振片：通过旋转偏振片，观察光的强度变化，找到光的最大强度和最小强度位置。
3. 记录实验数据：记录不同位置下的光强度，并绘制光强度与偏振片旋转角度的关系曲线。
4. 分析实验结果：根据实验数据，确定光的偏振状态，并对实验结果进行解释和讨论。
5. 总结实验结论：总结实验结果，归纳偏振光的性质及应用。
四、实验结果与讨论根据实验数据的分析，我们可以确定光的偏振状态。
通过绘制光强度与偏振片旋转角度的关系曲线，我们可以观察到明显的周期性变化，这表明光是线偏振光。
根据光的最大强度和最小强度位置，我们可以确定光的偏振方向。
偏振光的产生和检测
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。
光学偏振小实验报告(3篇)
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。
偏振光的研究 实验报告
偏振光的研究实验报告偏振光的研究实验报告引言：偏振光是一种特殊的光波，其振动方向在一个平面内，与普通光波相比，具有更强的定向性。
在过去的几十年里，偏振光的研究得到了广泛的关注和应用。
本实验旨在通过对偏振光的实验研究，深入了解其特性和应用。
实验一：偏振片的特性在本实验中，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或阻挡特定方向振动的光的装置。
我们将光源发出的自然光通过偏振片，观察到了光的强度发生了明显的变化。
这是因为偏振片只允许与其方向平行的光通过，而将垂直于其方向的光阻挡。
通过旋转偏振片，我们可以观察到光的强度随着角度的变化而变化。
实验二：偏振光的产生在本实验中，我们使用了一束自然光通过一个偏振片，将其转换为偏振光。
然后，我们使用另一个偏振片，将偏振光的方向进行调整。
我们观察到，当两个偏振片的方向相同时，光通过的强度最大；而当两个偏振片的方向垂直时，光通过的强度最小。
这表明，偏振光的方向可以通过调整偏振片的方向来改变。
实验三：偏振光的应用偏振光在许多领域中有着广泛的应用。
例如，在光学显微镜中，通过使用偏振光可以增强图像的对比度，使得细小结构更加清晰可见。
在液晶显示器中，偏振光的旋转可以控制光的透过与阻挡，实现像素点的开闭。
此外，偏振光还被应用于光学通信、光学传感器等领域。
实验四：偏振光的检测在本实验中，我们使用了偏振片和偏振光检测器来测量光的偏振状态。
通过旋转偏振片，我们可以调整光的偏振方向，而偏振光检测器可以测量到通过的光的强度。
通过实验数据的分析，我们可以得到光的偏振状态的信息，例如偏振方向和偏振度。
结论：通过本实验，我们深入了解了偏振光的特性和应用。
偏振光具有较强的定向性，可以通过偏振片的选择和调整来改变其方向。
在光学领域，偏振光的研究和应用已经取得了重要的进展，并在许多领域发挥着重要的作用。
通过对偏振光的深入研究，我们可以进一步拓展其应用，并为光学技术的发展做出贡献。
致谢：在此，我要感谢实验室的老师和同学们对本实验的支持和帮助。
偏振光的实验报告
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。
偏振光在物质检测和成像中的应用研究
偏振光在物质检测和成像中的应用研究随着科学技术的不断发展，偏振光在物质检测和成像中的应用越来越广泛。
从医学诊断到地球科学研究，偏振光的应用为科学研究提供了更加清晰的视角和更准确的结果。
1. 偏振光的基本原理和概念偏振光是沿着一个平面震动的电磁波，而光的振动方向则是与电磁波传播方向垂直的方向。
偏振光的一个重要的物理特性是振动方向。
在偏振光的传输过程中，振动方向保持不变。
这个特性可以用来改变光的某些物理属性，如反射、吸收、透射等，从而对物质进行检测和成像。
2. 偏振光在医学成像中的应用近年来，偏振光成像技术在医学成像中的应用越来越广泛。
这项技术可以用来检测肌肉、骨骼、关节等部位的损伤和疾病。
通过测量光线的偏振状态，偏振成像技术可以提供更加清晰的肌肉和骨骼图像，从而帮助医生更准确地诊断和治疗疾病。
此外，偏振光成像技术还可以用来检测皮肤毛细血管的状态。
这个技术可以通过测量光线穿过皮肤的折射率和吸收率，确定皮肤毛细血管的密度和分布。
这项技术可以帮助医生更好地诊断和治疗皮肤病。
3. 偏振光在材料检测中的应用偏振光成像技术不仅可以用于医学成像，还可以用于材料检测中。
通过检测光线的偏振状态，偏振光成像技术可以帮助工程师更好地检测材料的缺陷和瑕疵。
例如，偏振光成像技术可以用来检测金属表面的缺陷和损伤。
这项技术可以测量金属表面反射的光线的偏振状态，从而确定金属表面存在的缺陷和损伤程度。
这项技术可以帮助工程师更好地检测建筑和航空器材料的缺陷和损伤，从而提高其安全性和稳定性。
4. 偏振光在地球科学中的应用除了医疗和工程领域，偏振光还有在地球科学领域的广泛应用。
地球科学家可以使用偏振成像技术测量大气、水和地表的偏振光，从而了解它们的物理属性和化学成分。
例如，偏振光成像技术可以用来检测泥石流的流动方向。
这项技术可以测量大量泥石流中反射的光线的偏振状态，并记录下其流动方向。
这项技术可以帮助地质学家更好地理解泥石流的形成过程和流动方向，从而提高防范和预警能力。
偏振光的产生和检测方法
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。
偏振光学实验实验报告
一、实验目的1. 观察光的偏振现象，验证马吕斯定律。
2. 了解1/2波片和1/4波片的作用。
3. 掌握椭圆偏振光和圆偏振光的产生与检测。
二、实验原理光是一种电磁波，具有横波特性。
当光波通过某些介质时，其振动方向会被限制在某一特定方向上，这种现象称为光的偏振。
偏振光可分为线偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光。
马吕斯定律描述了线偏振光通过偏振片时的光强变化。
当线偏振光的振动方向与偏振片的透振方向一致时，光强最大；当两者垂直时，光强为零。
1/2波片和1/4波片是常用的偏振元件。
1/2波片可以将线偏振光变为椭圆偏振光或圆偏振光，而1/4波片可以将椭圆偏振光或圆偏振光变为线偏振光。
三、实验仪器1. 自然光源2. 偏振片3. 1/2波片4. 1/4波片5. 硅光电池6. 检偏器7. 光具座8. 透镜9. 光屏10. 毫米刻度尺四、实验步骤1. 将自然光源放置在光具座上，调整光路使其成为平行光。
2. 将偏振片放置在光具座上，使入射光通过偏振片。
3. 将检偏器放置在光具座上，调整其位置，使透过偏振片的光能够照射到检偏器上。
4. 观察检偏器上的光强变化，记录光强最大和最小时的偏振片角度。
5. 将1/2波片放置在光具座上，调整其位置，使透过偏振片的光能够照射到1/2波片上。
6. 观察1/2波片后的光强变化，记录光强最大和最小时的1/2波片角度。
7. 将1/4波片放置在光具座上，调整其位置，使透过1/2波片的光能够照射到1/4波片上。
8. 观察1/4波片后的光强变化，记录光强最大和最小时的1/4波片角度。
9. 利用马吕斯定律，计算偏振片、1/2波片和1/4波片的透振方向与光矢量振动方向的夹角。
五、实验结果与分析1. 观察到当偏振片的透振方向与光矢量振动方向一致时，光强最大；当两者垂直时，光强为零，验证了马吕斯定律。
2. 观察到1/2波片可以将线偏振光变为椭圆偏振光或圆偏振光，1/4波片可以将椭圆偏振光或圆偏振光变为线偏振光。
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0 0
光强
50
100
150
1.线偏振光
1.4
1.2
1
0.8 光强 0.6
0.4
0.2
0
200
0
光强
0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
0 -0.1 0
50
100 150 200 250 300
3.椭圆偏振光
光强
100
200
300
2.1/4波片
光强 350 400
光强 400
60 75 90 105 120 135 150 165 180 0.21 0.62 0.81 0.53 0.19 0 0.13 0.50 0.75
角度 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360 光强 0.64 0.27 0 0.1 0.44 0.69 0.65 0.3 0 0.14 0.5 0.74
45度，就可以得到椭圆偏振光。 2.为什么在相互正交的起偏器与检偏器之间加1/4波片后，原来的消光状态变成有光输出 的状态？从偏振光干涉的角度加以解释。
答：如果之间在两个正交偏振片之间插入一块偏振片，也会有光输出，因为中间的偏 振片改变了振动方向，加入四分之一波片道理类似，改变振动方向，振动的两个分量先分 解，加上相位差再合成，合成的结果是椭圆偏振光，会有光输出。 3.如何区分圆偏振光和椭圆偏振光？
波片的e-O坐标系会四次与P平行，被称为波片摆正。波片摆正时，人射的线偏振光无法 分解0光和e光，波片不起作用，出射光仍为原来P方向振动的线偏振光，必与A正交而出 现“消光”现象。
四、实验内容
1.光路的共轴调节 将激光器、起偏器、检偏器和激光功率计的探头调整到同一高度，使激光束垂直入射到
各光学元件，并使各光学元件的光心在一条直线上，检査从检偏器出射的光束是否已全部 进入激光功率计的探头。激光功率计开始计数之前，应先调零并选择合适的功率挡。
3.椭圆偏振光
角度 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 光强 0.08 0.34 0.99 1.30 1.02 0.42 0.08 0.34 0.95 1.26 0.99 0.34 0.08
0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
(44-10) 式中从为真空中的波长；No,Ne分别为晶体中0光和e光的折射率。这种能使振动互相 垂直的两束偏振光产生一定相位差的晶片称为波片。当δ=(2k+1）π/2时，相当于0光和e 光的光程差为(2k+1）λ/4，这样的晶片为1/4波片。
2.1/4波片的摆正 在透振方向相互垂直的起偏器P和检偏器A之间(PA正交)，放一波片并旋转一周，
方向建立直角坐标系，可以将部分偏振光分解为光强为IM和Im的两个线偏振光，而且两 者间的相位差是完全随机的。则任意透振方向P的透射光强Ip(θ)等于IM ,Im按马吕斯定律 在θ方向的非相千叠加：
式中θ为透振方向P与X轴之间的夹角，也可改写成以β为参数，有
式中β为透振方向P与Y轴之间的夹角。由式(44-4)可知，部分偏振光也可以看成光强 为2Im(x,y方向的光强均为Im)的自然光和光强为IM一Im的线偏振光之和，如图44-4所示。 当检偏器旋转一周时，透射光强交替出现极大和极小各两次，彼此相隔π/2，但无“消 光”现象。图44-3的曲线形式上应当是自然光和线偏振光之和，即图44-1和图44-2两条曲 线的叠加。
1.实验过程中为避免激光烧伤眼睛，不得以眼睛直视激光光束。 2.在激光功率计读取数据之前，应首先选取合适的功率挡，并进行调零。 3.在光路调整的过程中，应注意等高共轴，调整完后锁定光具座。 4.光路调整完成后。检查激光功率计的探头是否接收全部的出射光线。
六、思考题
1.如何使用起偏器与波片获得椭圆偏振光。 答：自然光入射起偏器和四分之一波片，起偏器的透光轴和波片光轴的夹角不等于
(一)光的五种偏振态
光的偏振态通常分为自然光、部分偏振光、线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光五种。
自然光和部分偏振光二者均由大量取向各异、彼此无相位关联的线偏振光组成，只不过自
然光的光矢量相对于光的传播方向具有对称性，部分偏振光不具备轴对称性，而存在某一
优势方向。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
七、实验数据处理。
1.线偏振光
角度 0 30 60 90 120 150 180 光强 0 0.45 1.51 2.17 1.66 0.65 0
210 240 270 300 330 360 0.42 1.51 2.14 1.63 0.55 0
2.1/4波片
角度 0 15 30 45
光强 0.74 0.59 0.21 0
答：用偏振片进行观察，若光强随偏振片的转动没有变化，这束光是圆偏振光。这时 在偏振片之前放1/4玻片，再转动偏振片，如果出现两次消光，则是圆偏振光，因为1/4玻 片能把圆偏振光变为线偏振光。 4.如何区分部分偏振光和线偏振光?
答：用偏振片进行观察，若光强随偏振片的转动有变化无消失则是部分偏振光，若出 现两次消光则为线偏振光。
实验44 偏振光的研究和检测
班级：应用物理1301 姓名：李鹏飞 学号：131140121
一、实验目的
1.掌握光的偏振现象，学习产生和鉴别各种偏振光的方法。 2.了解和掌握偏振片、1/4波片的作用及应用。
其电源， 激光功率计，偏振片，1/4波片。
三、实验原理
光的偏振现象显示了光的横波性。 光波是一种电磁波，在光与物质 相互作用时，起主要作用的是横 向振动着的电矢量或光矢量，而 振动方向对传播方向的不对称性 构成光的各种偏振态。
考虑到Ix=Ax^2，Iy=Ay^2，可得
( 44-6) 利用三角函数进一步化简上式，并且入射椭圆偏振光的总光强Io=Ix+Iy，可得
( 44-7 )
其中
( 44-8)
当δ =土π/2 ，即入射光为正椭圆偏振光时，由式(44-6)可知透射光强为
( 44-9) 与式(44-3)比较，不难发现椭圆偏振光与部分偏振光相同，检偏器旋转一周，透射光强交 替出现极大和极小各两次，彼此相隔。π/2，无“消光”现象。因此，其透射光强曲线也 应与图44-3(b)相似。
的两个线偏振光，这两个线偏振光具有相同的传播方向和频率，两者有确定的相位差。
有
当δ =0, π时，上式描述的是线偏振光；当δ =土π/2 ，Ax=Ay时，为圆偏振光；当δ =土 π/2,Ax不等于Ax时，为正椭圆偏振光；当δ 不等于土π/2 ,Ax不等于Ax时，为各种取向的 斜椭圆偏振光。
(二.)通过检偏器后的透射光强
八、个人感想
这次偏振光的研究和检测实验让我们更直观深刻的了解了光的偏振现象，并 且进一步学习了对各种偏振光的鉴别。掌握了偏振片和1/4波片的作用与应用， 收获巨大。更深刻的了解了光这种电磁波为横波的特性。而且由这节课的指导， 对生活中的偏振现象加深了了解也可以自己着手解决一些偏振光利用的小问题。
其光心并与波片垂直；再旋转波片，找到四次消光的位置，记录每旋转15°从检偏器用射 的光强 ，并画出透射光强随角度变化的曲线。
4.椭圆与圆偏振光的检测 在1/4波片摆正的基础上，即正交偏振片处于“消光”状态时，以波片的光轴位置作
为0°线。 (1)椭圆偏振光的检测 将1/4波片旋转15°，即波片的光轴与起偏器的夹角为15°时，旋转检偏器，每隔
15°记录出射光强的读数，观察光强的变化，并画出透射光强随角度变化的曲线与理论曲 线比较，分析可能产生误差的来源。
(2)圆偏振光的检测 将1/4波片旋转45°，即波片的光轴与起偏器的夹角为45°时，旋转检偏器，每隔 15°记录出射光强的读数，观察光强的变化，并画出透射光强随角度变化的曲线与理论曲
五、注意事项
2.线偏振光的检验 将起偏器的起偏角定在偏振方向为0”的位置，然后旋转检偏器找到光强最大的位置，
记录功率计的读数，而后每隔30”记录一次透射光强的数值，直到旋转一周后出现两次极 大和两次“消光”。画出透射光强随角度变化的曲线与理论曲线相比较，验证马吕斯定 律。
3. 1/4波片的摆正 旋转检偏器使PA正交，在起偏器与检偏器之间放一1/4波片，调节波片使激光束通过
人眼仅对光的强弱变化敏感，而无法直接感知光的各种偏振态，必须借助检偏器，研 声透射光强的孪化来判定光的偏振态。检偏器(或起偏器)是二种只允许某一振动方向光通 过的光学器件，当它用来产生线偏振光时称为起偏器，用来检验线偏振光时称为检偏器。 常用的检偏器有两类：一类是利用材料对不同方向的电磁振动具有选择吸收特性的原理制 成的，称为偏振片；另一类是用双折射晶体制成的特殊棱镜,如尼科耳棱镜,格兰棱镜等,这 类棱镜的透光率和偏振度远高于偏振片。在检偏器上能够让电矢量充分透过的方向称为透 振方向，记作P，与P正交的方向上的电矢量将被强烈吸收而无法透过，称为消光方向。
Ip（ θ ）=IoCOS^2 θ 式中，θ为线偏振光的振动方向与检偏器的透振方向P之间的夹角，当检偏器旋转一周 时，透射光强交替出现极大和消光各两次，彼此相隔π/2。五种偏振光中，只有线偏振光 入射时才会有“消光”现象。
3.部分偏振光通过检偏器 部分偏振光具有一优势方向即极大值IM方向和一与其正交的极小值Im方向，以这两个
(三)椭圆偏振光的检测
椭圆偏振光可以用一个起偏器和一个1/4波片产生，并利用检偏器旋转后的光强的变化来 加以检测(图44-6)。
1.波片 当一束光人射到双折射晶体表面上，进入它们内部的折射光有两束：
遵守折射定律的叫寻常光(o光)，不遵守折射定律的为非常光(e光)。在晶体中，存在0光、 e光传播速度相同的方向，称该方向为光轴。将晶体制成片状，且光轴与晶体表面平行， 当光进入这样的晶片后，O光和e光沿同一方向传播，因二者传播速度不同，经过厚度为d 的晶体后，O光和e 光之间产生相位差
光强
50
100
150
1.线偏振光
1.4
1.2
1
0.8 光强 0.6
0.4
0.2
0
200
0
光强
0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
0 -0.1 0
50
100 150 200 250 300
3.椭圆偏振光
光强
100
200
300
2.1/4波片
光强 350 400
光强 400
60 75 90 105 120 135 150 165 180 0.21 0.62 0.81 0.53 0.19 0 0.13 0.50 0.75
角度 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360 光强 0.64 0.27 0 0.1 0.44 0.69 0.65 0.3 0 0.14 0.5 0.74
45度，就可以得到椭圆偏振光。 2.为什么在相互正交的起偏器与检偏器之间加1/4波片后，原来的消光状态变成有光输出 的状态？从偏振光干涉的角度加以解释。
答：如果之间在两个正交偏振片之间插入一块偏振片，也会有光输出，因为中间的偏 振片改变了振动方向，加入四分之一波片道理类似，改变振动方向，振动的两个分量先分 解，加上相位差再合成，合成的结果是椭圆偏振光，会有光输出。 3.如何区分圆偏振光和椭圆偏振光？
波片的e-O坐标系会四次与P平行，被称为波片摆正。波片摆正时，人射的线偏振光无法 分解0光和e光，波片不起作用，出射光仍为原来P方向振动的线偏振光，必与A正交而出 现“消光”现象。
四、实验内容
1.光路的共轴调节 将激光器、起偏器、检偏器和激光功率计的探头调整到同一高度，使激光束垂直入射到
各光学元件，并使各光学元件的光心在一条直线上，检査从检偏器出射的光束是否已全部 进入激光功率计的探头。激光功率计开始计数之前，应先调零并选择合适的功率挡。
3.椭圆偏振光
角度 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 光强 0.08 0.34 0.99 1.30 1.02 0.42 0.08 0.34 0.95 1.26 0.99 0.34 0.08
0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
(44-10) 式中从为真空中的波长；No,Ne分别为晶体中0光和e光的折射率。这种能使振动互相 垂直的两束偏振光产生一定相位差的晶片称为波片。当δ=(2k+1）π/2时，相当于0光和e 光的光程差为(2k+1）λ/4，这样的晶片为1/4波片。
2.1/4波片的摆正 在透振方向相互垂直的起偏器P和检偏器A之间(PA正交)，放一波片并旋转一周，
方向建立直角坐标系，可以将部分偏振光分解为光强为IM和Im的两个线偏振光，而且两 者间的相位差是完全随机的。则任意透振方向P的透射光强Ip(θ)等于IM ,Im按马吕斯定律 在θ方向的非相千叠加：
式中θ为透振方向P与X轴之间的夹角，也可改写成以β为参数，有
式中β为透振方向P与Y轴之间的夹角。由式(44-4)可知，部分偏振光也可以看成光强 为2Im(x,y方向的光强均为Im)的自然光和光强为IM一Im的线偏振光之和，如图44-4所示。 当检偏器旋转一周时，透射光强交替出现极大和极小各两次，彼此相隔π/2，但无“消 光”现象。图44-3的曲线形式上应当是自然光和线偏振光之和，即图44-1和图44-2两条曲 线的叠加。
1.实验过程中为避免激光烧伤眼睛，不得以眼睛直视激光光束。 2.在激光功率计读取数据之前，应首先选取合适的功率挡，并进行调零。 3.在光路调整的过程中，应注意等高共轴，调整完后锁定光具座。 4.光路调整完成后。检查激光功率计的探头是否接收全部的出射光线。
六、思考题
1.如何使用起偏器与波片获得椭圆偏振光。 答：自然光入射起偏器和四分之一波片，起偏器的透光轴和波片光轴的夹角不等于
(一)光的五种偏振态
光的偏振态通常分为自然光、部分偏振光、线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光五种。
自然光和部分偏振光二者均由大量取向各异、彼此无相位关联的线偏振光组成，只不过自
然光的光矢量相对于光的传播方向具有对称性，部分偏振光不具备轴对称性，而存在某一
优势方向。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
七、实验数据处理。
1.线偏振光
角度 0 30 60 90 120 150 180 光强 0 0.45 1.51 2.17 1.66 0.65 0
210 240 270 300 330 360 0.42 1.51 2.14 1.63 0.55 0
2.1/4波片
角度 0 15 30 45
光强 0.74 0.59 0.21 0
答：用偏振片进行观察，若光强随偏振片的转动没有变化，这束光是圆偏振光。这时 在偏振片之前放1/4玻片，再转动偏振片，如果出现两次消光，则是圆偏振光，因为1/4玻 片能把圆偏振光变为线偏振光。 4.如何区分部分偏振光和线偏振光?
答：用偏振片进行观察，若光强随偏振片的转动有变化无消失则是部分偏振光，若出 现两次消光则为线偏振光。
实验44 偏振光的研究和检测
班级：应用物理1301 姓名：李鹏飞 学号：131140121
一、实验目的
1.掌握光的偏振现象，学习产生和鉴别各种偏振光的方法。 2.了解和掌握偏振片、1/4波片的作用及应用。
其电源， 激光功率计，偏振片，1/4波片。
三、实验原理
光的偏振现象显示了光的横波性。 光波是一种电磁波，在光与物质 相互作用时，起主要作用的是横 向振动着的电矢量或光矢量，而 振动方向对传播方向的不对称性 构成光的各种偏振态。
考虑到Ix=Ax^2，Iy=Ay^2，可得
( 44-6) 利用三角函数进一步化简上式，并且入射椭圆偏振光的总光强Io=Ix+Iy，可得
( 44-7 )
其中
( 44-8)
当δ =土π/2 ，即入射光为正椭圆偏振光时，由式(44-6)可知透射光强为
( 44-9) 与式(44-3)比较，不难发现椭圆偏振光与部分偏振光相同，检偏器旋转一周，透射光强交 替出现极大和极小各两次，彼此相隔。π/2，无“消光”现象。因此，其透射光强曲线也 应与图44-3(b)相似。
的两个线偏振光，这两个线偏振光具有相同的传播方向和频率，两者有确定的相位差。
有
当δ =0, π时，上式描述的是线偏振光；当δ =土π/2 ，Ax=Ay时，为圆偏振光；当δ =土 π/2,Ax不等于Ax时，为正椭圆偏振光；当δ 不等于土π/2 ,Ax不等于Ax时，为各种取向的 斜椭圆偏振光。
(二.)通过检偏器后的透射光强
八、个人感想
这次偏振光的研究和检测实验让我们更直观深刻的了解了光的偏振现象，并 且进一步学习了对各种偏振光的鉴别。掌握了偏振片和1/4波片的作用与应用， 收获巨大。更深刻的了解了光这种电磁波为横波的特性。而且由这节课的指导， 对生活中的偏振现象加深了了解也可以自己着手解决一些偏振光利用的小问题。
其光心并与波片垂直；再旋转波片，找到四次消光的位置，记录每旋转15°从检偏器用射 的光强 ，并画出透射光强随角度变化的曲线。
4.椭圆与圆偏振光的检测 在1/4波片摆正的基础上，即正交偏振片处于“消光”状态时，以波片的光轴位置作
为0°线。 (1)椭圆偏振光的检测 将1/4波片旋转15°，即波片的光轴与起偏器的夹角为15°时，旋转检偏器，每隔
15°记录出射光强的读数，观察光强的变化，并画出透射光强随角度变化的曲线与理论曲 线比较，分析可能产生误差的来源。
(2)圆偏振光的检测 将1/4波片旋转45°，即波片的光轴与起偏器的夹角为45°时，旋转检偏器，每隔 15°记录出射光强的读数，观察光强的变化，并画出透射光强随角度变化的曲线与理论曲
五、注意事项
2.线偏振光的检验 将起偏器的起偏角定在偏振方向为0”的位置，然后旋转检偏器找到光强最大的位置，
记录功率计的读数，而后每隔30”记录一次透射光强的数值，直到旋转一周后出现两次极 大和两次“消光”。画出透射光强随角度变化的曲线与理论曲线相比较，验证马吕斯定 律。
3. 1/4波片的摆正 旋转检偏器使PA正交，在起偏器与检偏器之间放一1/4波片，调节波片使激光束通过
人眼仅对光的强弱变化敏感，而无法直接感知光的各种偏振态，必须借助检偏器，研 声透射光强的孪化来判定光的偏振态。检偏器(或起偏器)是二种只允许某一振动方向光通 过的光学器件，当它用来产生线偏振光时称为起偏器，用来检验线偏振光时称为检偏器。 常用的检偏器有两类：一类是利用材料对不同方向的电磁振动具有选择吸收特性的原理制 成的，称为偏振片；另一类是用双折射晶体制成的特殊棱镜,如尼科耳棱镜,格兰棱镜等,这 类棱镜的透光率和偏振度远高于偏振片。在检偏器上能够让电矢量充分透过的方向称为透 振方向，记作P，与P正交的方向上的电矢量将被强烈吸收而无法透过，称为消光方向。
Ip（ θ ）=IoCOS^2 θ 式中，θ为线偏振光的振动方向与检偏器的透振方向P之间的夹角，当检偏器旋转一周 时，透射光强交替出现极大和消光各两次，彼此相隔π/2。五种偏振光中，只有线偏振光 入射时才会有“消光”现象。
3.部分偏振光通过检偏器 部分偏振光具有一优势方向即极大值IM方向和一与其正交的极小值Im方向，以这两个
(三)椭圆偏振光的检测
椭圆偏振光可以用一个起偏器和一个1/4波片产生，并利用检偏器旋转后的光强的变化来 加以检测(图44-6)。
1.波片 当一束光人射到双折射晶体表面上，进入它们内部的折射光有两束：
遵守折射定律的叫寻常光(o光)，不遵守折射定律的为非常光(e光)。在晶体中，存在0光、 e光传播速度相同的方向，称该方向为光轴。将晶体制成片状，且光轴与晶体表面平行， 当光进入这样的晶片后，O光和e光沿同一方向传播，因二者传播速度不同，经过厚度为d 的晶体后，O光和e 光之间产生相位差