20-4 偏振光的获得与检验
偏振光现象的观察和分析
偏振光现象的观察和分析偏振光的观察可以通过一些特定的实验装置来实现。
例如，可以使用偏振片和分析器来检测光的偏振状态。
偏振片是一种光学元件，它能够选择性地通过振动方向与特定方向相同的光，而将其他方向的光消除或减弱。
这样，当光通过偏振片时，只有特定方向的光能通过，其他方向的光被过滤掉了。
而分析器是另一种偏振片，在实验中用于检测偏振光。
当通过偏振片的光到达分析器时，如果它们的振动方向相同，那么光将能够通过分析器，我们可以观察到透过分析器的光强度。
如果它们的振动方向不同，那么光将被分析器阻止通过，我们将观察不到通过分析器的光。
通过使用偏振片和分析器的实验装置，可以进行一系列的观察和分析。
首先，我们可以通过调整偏振片和分析器之间的相对角度来观察最大和最小光强的变化。
当振动方向相同时，光强度最大，当振动方向垂直时，光强度最小。
通过这一观察结果，我们可以得出结论，光强度与振动方向之间存在关联。
其次，我们可以观察光的偏振状态的改变。
例如，可以用线性偏振光源辐射出一个固定方向的偏振光，然后通过一系列的偏振片和分析器来调整光的偏振状态。
通过观察光在不同偏振状态下的传播特性，我们可以了解光的偏振性质以及不同偏振状态下光的行为差异。
除了观察外，我们还可以进一步分析偏振光的性质。
例如，通过使用偏振片和分析器，我们可以测量通过透过分析器的光强度，并进一步计算出偏振光的偏振度。
偏振度是一种度量光偏振状态的物理量，它可以用来描述光的偏振程度。
对于完全偏振的光来说，其偏振度为1，而对于完全偏振的光来说，其偏振度为0。
此外，偏振光的观察和分析还可以应用于实际生活中的一些领域。
例如，在电子显示技术中，液晶显示器使用偏振器和光调制器来控制光的偏振状态，从而实现图像的显示和切换。
在光通信中，偏振光也被广泛应用于光纤传输和光信号处理中，以提高传输速率和信号质量。
总之，偏振光现象的观察和分析可以帮助我们更深入地了解光的性质和行为。
通过观察光的光强度变化以及偏振状态的改变，我们可以探索光的偏振性质和对其进行分析。
实验报告_偏振光的产生和检验(2)
【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 5.7720 0.20 140 5.10 260 6.8030 0.72 150 3.82 270 7.5340 1.69 160 2.55 280 7.9650 2.84 170 1.35 290 7.9260 4.33 180 0.49 300 7.4070 5.81 190 0.13 310 6.4380 6.89 200 0.26 320 5.1590 7.68 210 0.83 330 3.80100 8.09 220 1.85 340 2.54110 7.94 230 3.18 350 1.38120 7.34 240 4.42 360 0.273）贴图(3分)：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)：P2夹角：波片夹角：光电流强度=15 =45 =15 =45 =15 =4515 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 2.963）贴图(5分)：15°和45°的曲线图（极坐标）光强与检偏器角度的关系（=15）光强与检偏器角度的关系（=45）3. 1/2波片的研究1）器件光路示意图(2分)：2）测量记录(1分)：P2夹角：波片夹角10 15 20 25 30 35 4018 32 42 54 68 72 803）结论(2分)：关系；根据数据可得，在误差允许的范围内，△=2△。
线偏振光的产生和检验
第六章第5讲pWave Optics631线偏振光的产生和检验6.3.1 线偏振光的产生和检验d③二向色性起偏器,人造偏振片一、晶体起偏器件1、晶体的二向色性、晶体偏振器某些晶体对o光和e光的吸收有很大差异，例如电气石对光有强烈吸收对光这叫晶体的二向色性（dichroism）。
例如，电气石对o光有强烈吸收，对e光吸收很弱，用它就可以产生线偏振光。
e 光····光轴电气石光轴线栅起偏器入射光含有各种偏振态平行于线方向的偏振光能够激发电子沿线移动，这导致光的发射从而抵消了入射光。
对于垂直于线的偏振光不会发生这种现象。
这种起偏器在红外波段工作最好。
二向色性偏振片采用同样的思路，但是使用长聚合物。
可见光波段的线栅起偏器应用半导体制备技术, 用于可见光波段的线栅起偏器已被开发出来。
间距小于1微米。
n )arcsin(12n c =θ使入射光束在入口处分成两束。
垂直偏振光经过从高折射率(1.66)到低折射光束往下倾斜，异常光折射率接近寻常光，也可能发生全反射。
<GKH=14º时，异常光全反射格兰(Glan)棱镜()偏振棱镜可由自然光获得高质量的线偏振光，它又可分为偏光棱镜和偏光分束棱镜。
z 偏光棱镜：可由自然光获得原方向的线偏振光吸收涂层格兰—汤姆孙棱镜光轴的取向使e光对应············•光轴方解石o e i的恰是n e 。
•光轴方解石加拿大树胶(n =1.55)n o （1.6584）＞n （1.55）＞n e （1.4864）i 临界角光全反射了光可通过i > 临界角，o 光全反射了，e 光可通过。
B .格兰(Glan)棱镜●xZ=0⊙●yO光e光主平面是与此上图垂直的平面晶体线偏振器•格兰(Glan)棱镜渥拉斯顿(Wollaston)棱镜(a)和罗雄(Rochon)棱镜(b)晶体线偏振器可由自然光获得分开的两束线偏振光光进入到第1块方解石后，o光和e光在方向上没有分开渥拉斯顿(Wollaston)棱镜o光和e光在方向上没有分开。
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。
光的偏振物理实验报告
一、实验目的1. 观察和验证光的偏振现象。
2. 理解偏振光的产生原理和特性。
3. 掌握偏振片、波片等光学元件在偏振光产生与检验中的应用。
4. 验证马吕斯定律，理解偏振光强度的变化规律。
二、实验原理光是一种电磁波，具有横波特性。
在自然光中，光波的振动方向是随机分布的。
当自然光经过某些光学元件后，其振动方向会变得有规律，这种现象称为光的偏振。
偏振光的产生通常需要以下光学元件：1. 起偏器（偏振片）：将自然光变为线偏振光。
2. 波片（1/4波片、1/2波片）：改变光的偏振状态，产生椭圆偏振光或圆偏振光。
马吕斯定律指出，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与入射光的强度I0之间的关系为：\[ I = I_0 \cos^2\theta \]三、实验仪器与用具1. 自然光源（如激光器）2. 偏振片（起偏器）3. 波片（1/4波片、1/2波片）4. 检偏器（另一个偏振片）5. 光具座6. 光屏7. 秒表（用于测量时间）8. 记录本和笔四、实验步骤1. 自然光与偏振光的产生：- 将激光器发出的光束照射到偏振片上，观察光屏上的光斑。
- 旋转偏振片，观察光斑的变化。
当偏振片的透振方向与光屏上的光斑垂直时，光斑消失，说明光已变为线偏振光。
2. 马吕斯定律验证：- 将偏振片与检偏器放置在光具座上，使它们的透振方向互相垂直。
- 观察光屏上的光斑，记录光斑消失的位置。
- 将偏振片旋转，使透振方向与检偏器的透振方向成θ角，记录光斑再次消失的位置。
- 改变θ角，重复上述步骤，记录光斑消失的位置。
- 利用马吕斯定律，计算每次实验中光斑消失时的透射光强度。
3. 波片的性质及利用：- 将1/4波片放置在偏振片与检偏器之间，观察光屏上的光斑。
- 旋转1/4波片，观察光斑的变化。
当1/4波片的光轴与偏振片的透振方向垂直时，光斑消失，说明1/4波片的光轴方向与偏振片的透振方向成45°角。
- 改变1/4波片的光轴方向，观察光斑的变化。
偏振光的研究和检测
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
【精品】偏振光实验报告
【精品】偏振光实验报告偏振光实验报告一、实验目的1.了解光的偏振现象和偏振光的产生方法；2.掌握偏振光的检验方法和应用；3.培养实验技能和观察、分析问题的能力。
二、实验原理光是电磁波的一种，其振动方向与传播方向垂直，称为横波。
当光的振动方向只限于某一固定方向时，称为偏振光。
偏振光是自然界中普遍存在的一种光，如反射光、折射光等。
光的偏振现象有很多应用，如3D电影、摄影镜头、液晶显示器等。
本实验通过使用偏振片和1/4波片等实验器材，产生和检验偏振光，了解光的偏振现象和偏振光的产生方法，掌握偏振光的检验方法和应用。
三、实验器材1.激光笔；2.偏振片；3.1/4波片；4.实验支架；5.实验平台。
四、实验步骤1.将激光笔固定在实验支架上，调整激光笔的高度和角度，使激光笔发出的光线能够照射到实验平台上。
2.将一片偏振片固定在实验平台上，调整偏振片的角度，使激光笔发出的光线能够通过偏振片。
此时，激光笔发出的光线成为了线偏振光。
3.将1/4波片插入到激光笔和偏振片之间，调整1/4波片的角度，观察激光笔发出的光线是否发生了改变。
此时，激光笔发出的光线成为了椭圆偏振光或圆偏振光。
4.将另一片偏振片插入到激光笔和1/4波片之间，调整偏振片的角度，观察激光笔发出的光线是否能够通过偏振片。
此时，可以通过调整偏振片的角度来控制激光的亮度。
5.记录实验数据，分析实验结果。
五、实验结果与分析1.当激光笔发出的光线通过第一片偏振片时，光线的亮度减弱，说明激光笔发出的光线是自然光，其中包含了多个方向的振动。
通过第一片偏振片后，只剩下了一个方向的振动，成为了线偏振光。
2.当将1/4波片插入到激光笔和第一片偏振片之间时，激光笔发出的光线发生了改变，亮度减弱并且出现了彩色光环。
这说明1/4波片将线偏振光转变为了椭圆偏振光或圆偏振光。
这是因为1/4波片能够将线偏振光的振动方向旋转90度，并且改变了光线的相位差。
当相位差为90度时，光线的振动方向与传播方向成45度角，形成了椭圆偏振光；当相位差为180度时，光线的振动方向与传播方向垂直或平行，形成了圆偏振光。
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。
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四分之一波片 o 光 和 e 光 经过 波 片 后的光程差为光在真空 中的波长的四分之一
y
Ee
λ
线偏振光
E x Eo
光轴
n n
e
o
d
0
4
d
产生相位差
2
第20章 光的偏振
20-4 偏振光的获得与检验
π o光e光分量的振幅相等——得圆偏振光 4
y
作用： 可使线偏振光的振 动面转过一个角度.
在 入 射 点 处 线偏 振 光 分解的 o 光和 e 光、且同相， 则在出射点处 o、 e 光反相， 叠加后是线偏振光（一、 三象限方向的振动变为二、 四象限）。
y
Ee
E x Eo
光轴
λ
线偏振光
d
光轴
Ee 入= Ee 出 E入 E0 入
E出 E0 出
第20章 光的偏振
20-4 偏振光的获得与检验
六 椭圆偏振光与圆偏振光的检偏 1 用1/4 波片和偏振片 P 可区分出自然光和圆偏振光
自然光
自然光
I 不变
λ/4片
第20章 光的偏振
P(转)
20-4 偏振光的获得与检验
圆偏振光
线偏振光
I 变，有消光
P(转) 2 用1/4 波片和偏振片 P 也可区分出部分偏振光和 椭圆偏振光:
λ/4片
部分偏振光
部分偏振光
I 变，无消光
λ/4片第20ຫໍສະໝຸດ 光的偏振P(转)20-4 偏振光的获得与检验
椭圆偏振光
线偏振光
I 变，有消光
λ/4片
P(转)
第20章 光的偏振
20-4 偏振光的获得与检验
小结
四 分 之 圆偏振光 一 波 片
自然光
自然光 线偏振光
偏 振 片 （ 转 动 ）
线偏振光
线偏振光
Ee E x Eo
光轴
E
y x
λ
线偏振光
λ
线偏振光 光轴
d
d
0 只有平行于光轴的分量（e光）， 不分解
——得线偏振光
第20章 光的偏振
20-4 偏振光的获得与检验
π 2
只有垂直于光轴的分量(o光)，不分解 ——线偏振光
y
Ee
π π 0， ， 4 2
o光e光分量的振幅不相等 ——正椭圆
20-4 偏振光的获得与检验
椭圆偏振光的获得
第20章 光的偏振
20-4 偏振光的获得与检验
圆偏振光的获得
第20章 光的偏振
20-4 偏振光的获得与检验
二分之一波片
光程差
n n
e
o
d
2
λ
线偏振光
y
Ee
E x Eo
光轴
产生相位差
π
d
第20章 光的偏振
20-4 偏振光的获得与检验
即，振动方向转过2 角，如图。
第20章 光的偏振
20-4 偏振光的获得与检验
若入射的是圆偏振光(已有 /2相差), 经 1/2波片(又有 ), 出来相位差为 /2 =3 /2，- / 2 仍是圆偏振光, 但是左旋右旋
若入射的是椭圆偏振光, 经 1/2 波片, 出来 仍是椭圆偏振光, 左旋右旋，而且椭圆的长轴 转过 2 角。（想想为什么？）
λ
线偏振光
E x Eo
光轴
d
用四分之一波片可由线偏振光获得正椭圆或圆偏振光。 反过来，也可以从正椭圆或圆偏振光获得线偏振光。 因为合成正椭圆或圆偏振光的两个垂直分量已经有了 相位差 /2, 经1/4波片以后, 又有± /2的相位差, 所以出来 的就是0或的相位差，是线偏振光。
第20章 光的偏振
I 不变
I 变, 有消光
以入射光方向为轴转动
第20章 光的偏振
20-4 偏振光的获得与检验
分 之 一 椭圆偏振光 波 片
部分偏振光 四
部分 偏振光
线偏振光
偏 振 片 （ 转 动 ）
线偏振光
I 变, 无消光
I 变, 有消光
线偏振光
第20章 光的偏振