偏振光实验报告范文.docx
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偏振光实验报告范文
偏振光实验报告范文
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：
xx-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。
偏振光
的
研
究
班级：
物理实验班21学号：
2120909006姓名：
黄忠政
光的偏振现象是波动光学的一种重要现象，它的发现证实了光是横波，即光的振动垂直于它的传播方向。
光的偏振性质在光学计量、光弹技术、薄膜技术等领域有着重要的应用。
一．实验目的：
1.了解产生和检验偏振光的原理和方法；
2.了解各种偏振片和波片的作用。
二．实验装置；
计算机，格兰陵镜，1/2、1/4波片，调节支架，光电接系统，激光器。
三．实验原理：
1.偏振光的概念和基本规律
（1）偏振光的种类
光波是一种电磁波，根据电磁学理论，光波的矢量E、磁矢量H和光的传播方向三者相互垂直，所以光是横波。
通常人们用电矢量E代表光的振动方向，而电矢量E和光的传播方向所构成的平面称为光波的振动面。
普通光源发出的光是由大量原子或分子的自发辐射所产生的，它们所发射的光的电矢量在各个方向振动的几率相同，称为自然光。
电矢量的振动方向始终沿某一确定方向的光，称为线偏振光或平面偏振光。
若电矢量在各个方向都振动，但在某个固定方向占绝对优势，这种光称为部分偏振光，电矢量的末端在垂直于光传播方向的任一平面内做椭圆（或圆）运动的光，称为椭圆（或圆）偏振光。
各种偏振光的电矢量E如图1所示，注意光的传播方向垂直于纸面。
（2）偏振光、波片和偏振光的产生
通常的光源都是自然光，研究光的偏振性质，必须采用一些物理方法将自然光变成偏振光，这一转变过程称为起偏，获得线偏振光的器件称为起偏器。
线偏振光可用人造偏振片获得，如：
某些有机化合物晶体具有二向色性，用这些材料制成的偏振片，能吸收某一方向振动的光，与此方向垂直振动的光则能通过，从
而产生线偏振光；还可以利用光的反射和折射起偏的平行玻璃片堆；利用晶体的双折射特性起偏的尼科尔棱镜等。
椭圆偏振光、圆偏振光可用波片来产生，将双折射晶体割成光轴与表面平行的晶片，就制成波片了。
当波长为λ线偏振光垂直入射到厚度为d波片时，线偏振光在此波片中分成o光和e光，
二者的电矢量E分别垂直于和平行于光轴，它们的传播方向相同，但在波片中的传播速度v0、ve却不同。
如图2所示。
因此折射率n0=c/v0、ne=c/ve是不同的，于是，通过波片后，o光和e光的相位差ΔΦ和光程差δ分别为Δφ=2Π（n0-ne）/λ,δ=（n0-ne）d能产生光程差为λ/2的波片称为λ/2波片（或半波片），能产生光程差为λ/4的波片称为λ/4波片。
从波片透射出来的o光和e光将会复合在一起，并呈现不同的偏振状态。
线偏振光通过全波片后，透射光仍是线偏振光；线
偏振光以а角通过λ/2波片后，仍是线偏振光，但偏振面转过2а角（а为入射光振动面与波片光轴的夹角）；线偏振光以а角通过λ/4波片后，透射光一般为椭圆偏振光；但当а=0或Π/2时，透射光仍是线偏振光；当а=П/4时，透射光为圆偏振光。
（3）偏振光的检验
鉴别偏振光的偏振状态的过程称为检偏，检偏装置称为检偏
器。
实际上检偏器和起偏器是通用的，例如，把偏振片用于起偏就是起偏器，用于检偏就是检偏器。
线偏振光通过检偏器后，透射光的光强遵守马吕斯定律。
设强度为I0的线偏振光垂直入射到一个理想的偏振片（检偏器）上，如图3所示，则透射光的光强为（不计光吸收）
I=I0cos2θ
式中θ为线偏振光的振动方向与偏振片偏振化方向之间的夹角。
显然转到检偏器时，透射光的强度I将发生周期性变化。
当
内容仅供参考
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