电磁波偏振实验报告.docx
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电磁波偏振实验报告
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电磁波偏振实验报告
篇一：
电磁场与微波实验六报告——偏振实验
偏振实验
1.实验原理
平面电磁波是横波，它的电场强度矢量e和波长的传播方向垂直。
如果e在垂直于传播方向的平面内沿着一条固定的直线变化，这样的横电磁波称为线极化波，在光学中也称偏振波。
电磁场沿某一方向的能量有sin2φ的关系，这就是光学中的马吕斯定律：
I=I0cos2φ，式中I0为初始偏振光的强度，I为偏振光的强度，φ是I与I0之间的夹角。
2.实验步骤
系统构建图
由于喇叭天线传输的是由矩形波导发出的Te10波，电场的方向为与喇叭口天线相垂直的系列直线，中间最强。
Dh926b型微波分光仪的两喇叭天线口面互相平行，并与
地面垂直，其轴与偏振实验线在一条直线上。
由于接收喇叭口天线是和一段旋转短波导
连在一起的，在旋转波导的轴承环的90度范围内，每隔5度有一刻度，所以接收喇叭天线的转角可从此处读到。
在主菜单页面点击“偏振实验”，单击“oK”进入“输入采集参数”界面。
本实验默认选取通道3作为光栅通道插座和数据采集仪的数据接口。
采集点数可根据提示选取。
顺时针或逆时针（但只能沿一个方向）匀速转动微波分光仪的接收喇叭，就可以得到转角与接收指示的一组数据。
终止采集过程后，按下“计算结果”按钮，系统软件将本实验根据实际采集过程处理得到的理论和实际参数。
注意事项：
①为避免小平台的影响，最好将其取下。
②实验用到了接收喇叭天线上的光栅通道（光传感头），应将该通道与数据采集仪通道3用电缆线连接。
③转动接收喇叭天线时应注意不能使活动臂转动。
④由于轴承环处的螺丝是松的，读取电压值时应注意，接收喇叭天线可能会不自觉偏离原来角度。
最好每隔一定读数读取电压值时，将螺丝重新拧紧。
⑤接收喇叭天线后的圆盘有缺口，实验过程中应注意别将该缺口转动经过光栅通道，否则在该处软件将读取不到数据。
3.实验结果
从?
90°到90°匀速转动微波分光仪的接收喇叭，采集到数据曲线如下：
可以看出，几乎就是三角函数的形式，在0°的时候微波强度达到最大，在两侧减为0，现取45°时的光强为1.5，是最大光强的，按理论计算应当是cos245°=，误差仍然7231还是存在。
4.结果分析与讨论
电磁波偏振特性的应用，简述其应用背景：
偏振可以用于照相机的镜头滤光，在一些环境下去除反射光部分，从而使得图像更为清晰，此外还用于形成3D效果，制成3D眼镜，左右眼两片镜片的偏振方向相互垂直，形成立体效果。
与理论曲线进行比较分析：
理论曲线满足I=I0cos2φ关系式，其导数为dφ=?
I0sin2φ,故随着角度从?
90°变到90°，微波强度应当变化的速率是先由慢变快、变慢再变快、最后又变慢的过程，实际曲线这点上还是拟合的，只是两侧接近?
90°和90°的数据有些偏小了点儿，可能是实际中因为环境因素在两偏振角度比较大时衰减地更厉害了。
dI
篇二：
实验报告--偏振光学实验
实验报告
姓名：
*****班级：
*****学号：
*****实验成绩：
同组姓名：
****实验日期：
*****指导教师：
批阅日期：
偏振光学实验
【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、1/4波片的作用；
3．掌握椭圆偏振光、圆偏振光的产生与检测。
【实验原理】
1．光的偏振性光是一种电磁波，由于电磁波对物质的作用主要是电场，故在光学中把电场强度e称为光矢量。
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。
如果光在传播过程中，若光矢量保持在固定平面上振动，这种振动状态称为平面振动态，此平面就称为振动面（见图１）。
此时光矢量在垂直与传播方向平面上的投影为一条直线，故又称为线偏振态。
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（见图2）。
2．偏振片
虽然普通光源发出自然光，但在自然界中存在着各种偏振光，目前广泛使用的偏振光的器件是人造偏振片，它利用二向色性获得偏振光（有些各向同性介质，在某种作用下会呈现各向异性，能强烈吸收入射光矢量在某方向上的分量，而通过其垂直分量，从而使入射的自然光变为偏振光，介质的这种性质称为二向色性。
）。
偏振器件即可以用来使自然光变为平面偏振光——起偏，也可以用来鉴别线偏振光、自然光和部分偏振光——检偏。
用作起偏的偏振片叫做起偏器，用作检偏的偏振器件叫做检偏器。
实际上，起偏器和检偏器是通用的。
3．马吕斯定律
设两偏振片的透振方向之间的夹角为α，透过起偏器的线偏振光振幅为A0，则透过检偏器
的线偏振光的强度为
I
式中I0为进入检偏器前（偏振片无吸收时）线偏振光的强度。
4．椭圆偏振光、圆偏振光的产生；1/2波片和1/4波片的作用当线偏振光垂直射入一块表面平行于光轴的晶片时，若其振动面与晶片的光轴成α角，该线偏振光将分为e光、o光两部分，它们的传播方向一致，但振动方向平行于光轴的e光与振动方向垂直于光轴的o光在晶体中传播速度不同，因而产生的光程差为
位相差为
式中ne为e光的主折射率，no为o光的主折射率（正晶体中，δ＞0，在负晶体中δ＜0）。
d为晶体的厚度，如图4所示。
当光刚刚穿过晶体时，此两光的振动可分别表示如下：
式中
轨迹方程
原理图
全波片1/2波片1/4波片
【实验数据记录、实验结果计算】
说明：
以下的所有测量数据中，电流的单位为，角度的单位为角度。
作的函数图像：
origin的数据分析：
LinearRegressionthroughoriginforDATA2_b:
Y=b*x
parameterValueerror
------------------------------------------------------------
A0--
b0.209284.62343e-4
------------------------------------------------------------
RsDnp
------------------------------------------------------------0.999910.0016231 ------------------------------------------------------------
从以上的分析可知，电流大小I关于两偏振片的夹角余弦的平方的数据点的直线拟合的相关系数r=0.99191，可知实际测得的数据点
与理论值匹配。
说明：
最后两个数据没测，是因为在做的时候一时疏忽了，最后想要补做时，时间已晚，老师建议我们不做了。
检偏器的平均角度差度
由上面的数据可以明显地看出，1/2波片每转10度，检偏器就需要转20度，与理论值吻合。
观察：
检偏片固定，将1/2波片转过360°，能观察到4次消光；1/2波片固定，将检偏片
转过360°，能观察2次消光。
由此分析线偏振光通过1/2波片后，光的偏振状态是：
光的偏振面偏离原来的角度是波片光轴偏离角度的2倍。
3．用1/4波片产生圆偏振光和椭圆偏振光
作角度与电流的极坐标函数图：
I~
在此基础上作振幅与角度的函数图：
A~
分析：
可以看出，该极坐标函数图象成“双椭圆饼”形，在检偏器所转的0~360度之间，共达到两次消光，两次最大值，这正是椭圆偏振光的长轴和短轴的位置。
实验数据图中可以看出，图像少有倾斜，在20度和200度左
篇三：
偏振光实验报告
实验报告
姓名：
高阳班级：
F0703028学号：
5070309013同组姓名：
王雪峰
实验日期：
20XX-3-3
指导老师：
助教10
实验成绩：
批阅日期：
偏振光学实验
【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,1/4波片的作用
3.掌握椭圆偏振光,圆偏振光的产生与检测.
【实验原理】
1．光的偏振性
光是一种电磁波，由于电磁波对物质的作用主要是电场，故在光学中把电场强度e称为光矢量。
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。
如果光在传播过程中，若光矢量保持在固定平面上振动，这种振动状态称为平面振动态，此平面就称为振动面（见图１）。
此时光矢量在垂直与传播方向平面上的投影为一条直线，故又称为线偏振态。
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（见图2）。
2．偏振片
虽然普通光源发出自然光，但在自然界中存在着各种偏振光，目前广泛使用
的偏振光的器件是人造偏振片，它利用二向色性获得偏振光（有些各向同性介质，在某种作用下会呈现各向异性，能强烈吸收入射光矢量在某方向上的分量，而通过其垂直分量，从而使入射的自然光变为偏振光介质的这种性质称为二向色性。
）。
偏振器件即可以用来使自然光变为平面偏振光——起偏，也可以用来鉴别线偏振光、自然光和部分偏振光——检偏。
用作起偏的偏振片叫做起偏器，用作检偏的偏振器件叫做检偏器。
实际上，起偏器和检偏器是通用的。
3.马吕斯定律
设两偏振片的透振方向之间的夹角为α，透过起偏器的线偏振光振幅为A0，
则透过检偏器的线偏振光的振幅为A，A=A0cosɑ，强度I=A，I=A0cosɑ=Ｉ
20
22
2
cosɑ=cosɑ式中I0为进入检偏器前（检偏器无吸收时）线偏振光的强度。
22
这就是１８０９年马吕斯在实验中发现的，所以称马吕斯定律。
显然，以
光线传播方向为轴，转动检偏器时，透射光强度Ｉ将发生周期变化。
若入射光是部分偏振光或椭圆偏振光，则极小值部位０。
若光强完全不变化，则入射光是自然光或圆偏振光。
这样，根据透射光强度变化的情况，可将线偏振光和自然光和部分偏振光区别开来。
4．椭圆偏振光、圆偏振光的产生；1/2波片和1/4波片的作用
当平面偏振光同过1/2波片后，产生的仍是平面偏振光，但它与原入射光的
夹角为2ɑ（ɑ为入射光振动面与波片光轴的夹角，下同）；
当平面偏振光同过1/4波片后，产生偏振光的性质与ɑ相关：
ɑ=0时：
出射光为振动方向平行1/4波片光轴的平面偏振光。
ɑ=21/4波片光轴的平面偏振光。
ɑ=4ɑ为其他值时，出射光为椭圆偏振光。
ππ
我们使平面偏振光通过1/2波片，1/4波片，产生各种性质的偏振光，来研
究它们的性质以及它们之间的关系。
原始数据记录表1验证马吕斯定律
偏振片初始角度为218度
从表中可知,当偏振片角度余弦的平方值相同时,光电流值也基本保持相同,这就说明光电流值与偏振片角度余弦的平方值相关。
下面我们取表格中的前一半数据（即一组不同的角度和其对应得光电流值作图），来观察其关系
从图中可见，光电流强度与角度余弦值的平方成线形关系，这也就验证了马吕斯定律。
2.线偏振光通过1/2波片时的现象和1/2波片的作用
由此可见,为达到消光,检偏器转过角度与1/2波片转过角度保持一致。
而若检偏器固定,将1/2波片转过360度,会观察到两次消光；同样地,若1/2波片固定,将检偏器转过360度,同样会观察到两次消光。
由此可见,线偏振光通过1/2波片后,它仍是线偏振光,只是发生了角度的改变而已。
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