实验报告_偏振光的产生和检验 (2)
偏振光研究实验报告
偏振光研究实验报告偏振光研究实验报告引言：光是一种电磁波，它具有波动性和粒子性的双重性质。
在光学研究中，我们经常会遇到偏振光，即光波在传播方向上的振动方向是确定的。
偏振光的研究对于理解光的性质和应用具有重要意义。
本实验旨在通过实验方法研究偏振光的特性以及其在光学器件中的应用。
一、偏振光的产生偏振光的产生可以通过多种方式实现。
本实验中，我们采用了经典的马吕斯定律实验装置。
该装置由一束自然光通过偏振片、透光物体和分析片组成。
透光物体可以是晶体、液晶等，通过透光物体的作用，自然光的振动方向发生改变，从而形成了偏振光。
二、偏振光的特性1. 偏振光的振动方向偏振光的振动方向与透光物体的结构有关。
例如，当透光物体是一片玻璃，偏振光的振动方向与玻璃表面平行；当透光物体是一片金属，偏振光的振动方向与金属表面垂直。
通过旋转分析片，我们可以观察到偏振光的振动方向的变化。
2. 偏振光的强度偏振光的强度与入射光的强度有关。
通过调节偏振片的角度，我们可以改变偏振光的强度。
当偏振片与偏振光的振动方向垂直时，偏振光的强度最小；当二者平行时，偏振光的强度最大。
三、偏振光的应用1. 偏振片的使用偏振片是偏振光研究中常用的光学器件。
通过选择不同的偏振片，我们可以实现对偏振光的选择性透过或阻挡。
这在光学仪器的设计和制造中具有重要意义。
2. 偏振光的检测在光学测量中，我们常常需要检测偏振光的存在和强度。
偏振光的检测可以通过偏振片和光检测器实现。
通过调节偏振片和分析片的角度，我们可以选择性地检测特定方向的偏振光。
3. 偏振光的应用领域偏振光在众多应用领域中发挥着重要作用。
例如，在光通信中，偏振光可以用于信号传输和解调；在光学显微镜中，偏振光可以用于观察材料的结构和性质；在液晶显示屏中，偏振光可以用于调节像素的亮度和颜色。
结论：通过本实验，我们对偏振光的产生、特性和应用有了更深入的了解。
偏振光在光学研究和应用中具有重要的地位，对于推动光学技术的发展和应用具有重要意义。
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。
偏振光的研究实验报告
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、v e却不同。
偏振光分析实验报告
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。
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。
偏振光实验报告
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。
光偏振现象的研究实验报告
光偏振现象的研究实验报告一、引言1.1 研究背景在近代光学领域中，光偏振现象是一个重要的研究课题。
光偏振是指光波在传播过程中，振动方向存在偏振状态的现象。
光的偏振现象对于认识光的性质和光与物质相互作用具有重要意义，因此对其进行深入研究具有重要科学意义和应用价值。
1.2 实验目的本实验旨在通过实验手段研究和探索光的偏振现象，深入了解光的传播特性，熟悉观察和分析偏振光的方法，以及了解光的偏振与材料的相互作用。
二、实验原理2.1 光的偏振光偏振是指光的电场矢量在空间中的振动方向确定的现象。
光波的电场矢量可以在一个平面内振动，这个平面就是光的偏振面。
根据电场矢量在偏振面上的变化情况，可以将光分为线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。
2.2 偏振光的产生偏振光的产生可以通过自然光通过偏振器或通过二向性材料产生。
自然光通过偏振器后，只有与偏振方向一致的光能通过，其他方向的光会被吸收或者反射。
二向性材料可以使通过的光波在传播过程中，其振动方向发生改变，从而产生偏振现象。
2.3 光的偏振分析通过透射和反射实验，可以对偏振光的偏振方向进行分析。
透射实验是将偏振光通过一个偏振器，再通过一个旋转的解偏器，观察透射光的强度变化；反射实验是将偏振光通过一个偏振器，与一个旋转的反射镜发生反射，观察反射光的强度变化。
通过两个实验可以确定光的偏振方向。
三、实验步骤与数据分析3.1 实验设备与材料•激光器•偏振片•旋转解偏器•反射镜•实验台3.2 透射实验1.将激光器放置在实验台上，调整位置和方向，保证激光可稳定传输。
2.在激光出射光线的路径上放置一个偏振片，记录光通过偏振片后的强度。
3.在光通过偏振片后的路径上放置一个旋转的解偏器，逐渐旋转解偏器，记录光透射光强随解偏器旋转角度的变化。
4.分析实验数据，绘制光透射光强与解偏器旋转角度的关系图。
3.3 反射实验1.将激光器放置在实验台上，调整位置和方向，保证激光可稳定传输。
2.在激光出射光线的路径上放置一个偏振片，记录光通过偏振片后的强度。
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【实验题目】 偏振光的产生和检验
【实验记录与数据处理】 1．线偏振光的获得与检验 1）器件光路示意图(2分)：
2）测量记录(1分)
夹角
光电流强度
夹角
光电流强度
夹角
光电流强度
10 0.11 130 6.31 250 5.77 20 0.20 140 5.10 260 6.80 30 0.72 150 3.82 270 7.53 40 1.69 160 2.55 280 7.96 50 2.84 170 1.35 290 7.92 60 4.33 180 0.49 300 7.40 70 5.81 190 0.13 310 6.43 80 6.89 200 0.26 320 5.15 90 7.68 210 0.83 330 3.80 100 8.09 220 1.85 340 2.54 110 7.94 230 3.18 350 1.38 120
7.34
240
4.42
360
0.27
3）贴图(3分)： ~I 曲线（直角坐标）
2．椭圆偏振光的获得与检验 1）器件光路示意图(2分)：
2）测量记录(1分) θ：P2夹角 Φ：波片夹角 I ：光电流强度
=15︒
=45︒
=15︒
=45︒
=15︒
=45︒
15 0.24 3.30 135 4.49 2.16 255 3.53 2.77 30 0.28 3.48 150 3.26 2.32 270 4.70 2.43 45 0.96 3.46 165 2.06 2.66 285 5.30 2.23 60 2.22 3.21 180 0.73 3.03 300 5.24 2.12 75 3.63 2.83 195 0.21 3.27 315 4.51 2.15 90 4.77 2.40 210 0.36 3.38 330 3.32 2.27 105 5.31 2.18 225 1.11 3.32 345 2.00 2.54 120
5.18
2.11 240
2.33
3.07 360
0.84
2.96
3）贴图(5分)：15°和45°的θ~I 曲线图（极坐标）
光强与检偏器角度的关系（Φ=15︒）
光强与检偏器角度的关系（Φ=45︒）
3. 1/2波片的研究
1）器件光路示意图(2分)：
︒∆Φ 10 15 20 25 30 35 40 ︒∆θ
18
32
42
54
68
72
80
3）结论(2分)：θ∆∆Φ~关系；
根据数据可得，在误差允许的范围内，△θ=2△Φ。
【结论与讨论】 实验结论：
1.在实验一中，由θ~I 曲线可得，在振动方向与透视轴夹角从0°至90°过程中，透视光强度逐渐由零增至最大值，在90°至180°逐渐减小至最小值；经过两个周期，图像大致与马吕斯定律I=I o cos θ相符合。
2.在实验二中，当入射光与玻片夹角β= 0°，透过检偏器的光强最小，可知透过1/4玻片得到的是沿玻片慢轴的线偏振光；当β=15°，旋转检偏器一周后，得到的光强呈周期性变化，且最小值与最大值差值较大，光强最大值小于实验一中线偏振光的光强，再根据θ~I 曲线图即可知透过1/4玻片得到的是椭圆偏振光；当β=45°，旋转检偏器一周后，发现得到的光强变化不大，且光强大小界于β=15°时椭圆偏振光的光强最大值和最小值之间，再根据θ~I 曲线图即可知透过1/4玻片得到的是圆偏振光。
3.在实验三中，可以得出△θ随着ΔΦ的变化呈线性关系，满足△θ=2△Φ。
实验讨论：
【课后问题】（5分）
讨论：如何利用波片与偏振光片判别圆偏振光与自然光？
答：1.已知圆偏振光经过1/4玻片后形成线偏振光，而自然光经过1/4玻片后仍为自然光，故可以用1/4玻片进行区分。
2.让光束透过1/4玻片+偏振片，旋转偏振片，透射光发生变化的为圆偏振光，透射光不发生变化的为自然光。
故可用玻片+偏振片进行区分。
报告成绩（满分30分）：⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽ 指导教师签名：⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽ 日期：⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。