用示波器研究光的偏振现象
光的偏振与解析实验

光的偏振与解析实验光的偏振与解析实验是光学实验中常见的一种实验方法,用于研究光的偏振性质和进行光学分析。
本文将介绍该实验的原理、实验步骤和实验结果分析。
一、实验原理光的偏振是指光波中电矢量的振动方向在一个平面内取向的现象。
根据振动方向的不同,光的偏振可以分为线偏振光和圆偏振光两种。
线偏振光是指电矢量在一个特定方向上振动的光,可以用一根偏振片(通常是尺寸较大的薄片状透明材料)来实现对光的偏振。
当光通过偏振片时,只有与偏振片振动方向平行的分量能通过,垂直于振动方向的分量被滤除。
圆偏振光是指电矢量在平面上作圆周运动的光,可以通过使用一种叫做“四分之一波片”的光学元件来实现。
这种波片具有特殊的光学性质,在通过普通的线偏振光后,将其转化为圆偏振光。
二、实验步骤1. 实验器材准备:偏振片、四分之一波片、偏振光源、光屏等。
2. 调整偏振片的位置和方向,使其能够最大限度地挡住光源的光线。
调整四分之一波片的位置和角度,以获得圆形偏振光。
3. 把偏振片与四分之一波片放在光源和光屏之间的适当位置,使其透射光在光屏上形成清晰的光斑。
4. 改变偏振片的方向和四分之一波片的角度,观察光斑的变化。
记录下每次调整后的光斑形状和颜色。
三、实验结果分析通过观察光斑的形状和颜色的变化,可以得出以下结论:1. 当偏振片与四分之一波片的振动方向平行时,透射光形成线偏振光,光斑呈椭圆形。
2. 当偏振片与四分之一波片的振动方向垂直时,透射光形成圆偏振光,光斑呈圆形。
3. 在透射光的过程中,通过改变两者的方向和角度,光斑的形状和颜色会发生变化。
根据以上实验结果,可以进行光学分析:1. 通过偏振片的调整,可以过滤掉光波中的某个特定方向的电矢量分量,从而得到所需要的线偏振光。
2. 四分之一波片通过将线偏振光转化为圆偏振光,具有较大的应用价值。
例如在3D电影、液晶显示器等领域中,圆偏振光的特性可以提供更好的观看效果。
总结:光的偏振与解析实验是一种用于研究光的偏振性质和进行光学分析的实验方法。
光的偏振实验了解光的偏振现象

光的偏振实验了解光的偏振现象光的偏振现象是光波在传播过程中振动方向的定义。
通常,光的波动是沿着垂直于传播方向的所有方向均匀地振动。
然而,在某些情况下,光的振动方向可以被约束在一个特定的方向上,这就是光的偏振现象。
为了进一步了解光的偏振现象,我们可以进行实验来观察和研究光的偏振行为。
以下将介绍几种常见的光的偏振实验方法。
一、马吕斯法马吕斯法是最早用来研究光的偏振的实验方法之一。
该方法利用偏光镜和分析片的组合,可以将线偏振光转换成圆偏振光或者反之。
通过调节偏光镜和分析片的相对角度,我们可以观察到转换前后光的强度的变化,从而研究光的偏振现象。
二、振动起偏器法振动起偏器法是通过使用起偏器和分析器来观察光的偏振现象。
起偏器是一个偏振镜,可以限制光只能在一个特定方向上振动。
当通过起偏器的偏振光再经过分析器时,根据分析器的角度调节,我们可以观察到光的强度的变化,从而探究光的偏振特性。
三、双折射现象双折射是光线通过一些特殊的材料时产生的光的偏振现象。
常见的双折射材料包括石英晶体和冰晶石等。
通过将光线通过这些材料,我们可以观察到光线被分成两束具有不同振动方向的光线,这种现象被称为光的双折射。
通过测量这两束光线的振动方向,可以研究光的偏振现象。
四、干涉法干涉法是一种通过干涉现象来研究光的偏振特性的方法。
通过使用光路调节器和干涉仪,我们可以观察到在特定条件下,不同偏振方向的光线在干涉仪中产生干涉条纹。
通过分析和测量这些干涉条纹,可以获得有关光的偏振性质的有用信息。
通过以上的实验方法,我们可以更加深入地了解光的偏振现象。
这些实验方法不仅帮助我们理解光的振动方式,还在许多领域中有着重要的应用,如光学通信、显微镜下的观察等。
总结光的偏振现象是光学中非常重要的一个概念。
通过实验方法,我们可以对光的偏振行为有更深入的认识。
马吕斯法、振动起偏器法、双折射现象和干涉法是常用的实验方法,它们各自从不同的角度帮助我们理解光的偏振现象。
光的偏振现象观察

二、测布儒斯特角,计算平玻片的折射率 测布儒斯特角,
注意事项
(1)取放光学元件应小心,不许触摸光学表面。
(2)因有些偏振片的检偏特性不理想, 不能完全消光,只有采取比较的方法, 找到一个消光相对来说能达到最暗的位置。
【预习思考题】 预习思考题】
1. 利用偏振片,如何区分自然向与入 射面有何关系?
光的偏振现象观察 实验简介 实验目的 实验原理 实验仪器 实验内容 注意事项 数据处理
实验简介
光的偏振现象证明了光波是 一种横波,即光的振动方向 是垂直于它的传播方向的。
实验目的
1、观察光的偏振现象,掌握产生偏振光的方法 2、学会区分自然光、偏振光、部分偏振光 3、测量平玻璃片的起偏角及相对折射率
实验原理
1. 偏振片、起偏与检偏 偏振光通过旋转的检偏器, 偏振光通过旋转的检偏器, 光强发生变化
自然光 线偏振光
.
....
起偏器
检偏器
I = I 0 cos θ
2
实验原理
2. 反射起偏、布儒斯特定律 S
R
b
n1 n2
T 图4-16-3 布儒斯特定律示意图
实验仪器
分光计、偏振片(二片)、平玻片、玻璃片堆、钠光灯
平 行 光 管
平 玻 片
α
实验内容
一、观察光的偏振现象
1、按实验3.7(分光仪的调整)中的要求, 调整好分光仪望远镜对准平行光管狭缝像。 2、 在望远镜物镜前套上一偏振片,用作检偏器, 旋转检偏器一周,观察狭缝像的光强有无变化。 3. 再在平行光管物镜前套上一偏振片,用作起偏器, 旋转检偏器一圈,观察狭缝光强有无变化。
光的偏振实验报告

实验一:
实验二:
实验五: 数据处理:
实验一:
故半导体激光器产生的激光接近于全偏振光 实验二:
绘得实际与理论功率值如下:
进行重叠发现二者的图线几乎完全重合,马吕斯定律得到验证。
实验五:见“实验数据”中的表格
总结与讨论:
本次实验所用仪器精度较高,所得数据误差也较小。
当光法向入射透过1/4波片时,寻常光(o光)和非常光(e光)之间的
实验仪器:
光具座、半导体激光器、偏振片、1/4波片、激光功率计。 实验原理:
自然光经过偏振器后会变成线偏振光。偏振片既可作为起偏器使用,亦 可作为检偏器使用。
马吕斯定律:马吕斯指出:强度为I0的线偏振光,透过检偏片后,透射 光的强度(不考虑吸收)为1=10COS2??。(??是入射线偏振光的光振动方向和 偏振片偏振化方向之间的夹角。)
当光法向入射透过1/4波片时,寻常光(o光)和非常光(e光)之间的 位相差等于n/2或其奇数倍。当线偏振光垂直入射1/4波片,并且光的偏振 和云母的光轴面成B角,出射后成椭圆偏振光。特别当B=45°时,出射光 为圆偏振光。
实验1、2光路图:
实验5光路图:
实验步骤:
1.半导体激光器的偏振特性: 转动起偏器,观察其后的接受白屏,记录器功率最大值和最小值,以及
对应的角度,求出半导体激光的偏振度。
2。光的偏振特性——验证马吕斯定律: 利用现有仪器,记录角度变化与对应功率值, 做出角度与功率关系曲线,
并与理论值进行比较。
5.波片的性质及利用:
将1/4波片至于已消光的起偏器与检偏器间,转动1/4波片观察已消光
位置,确定1/4波片光轴方向,改变1/4波片的光轴方向与起偏器的偏振方 向的夹角,对应每个夹角检偏器转动一周,观察输出光的光强变化并加以解 释。
偏振试验的原理和应用

偏振试验的原理和应用偏振试验的原理偏振试验是一种用于研究光的偏振性质的实验方法。
光是一种电磁波,在传播过程中,电矢量振动方向的取向决定了光的偏振状态。
偏振试验的目的是通过对光的偏振状态进行测量和分析,揭示光的特性和行为。
光的偏振状态可以用振动方向、振动方式和偏振度来描述。
振动方向是指光波电场矢量振动的方向,可以是沿水平、垂直或其他方向。
振动方式则取决于电场矢量振动的特点,可以是线偏振、圆偏振或椭圆偏振。
偏振度是一个量化光偏振性质的参数,描述了光波中偏振成分的相对强度。
偏振试验利用偏振片或其他偏振元件对光进行处理和分析。
常见的偏振片包括线偏振片、圆偏振片和旋转偏振片。
线偏振片只允许特定方向的振动通过,圆偏振片则将光波分为两个分量,其中一个分量的振动方向沿着光传播方向旋转。
旋转偏振片则可以改变光的偏振状态。
偏振试验的应用偏振试验在许多科学领域和工业应用中具有广泛的应用。
光学领域•材料研究:偏振试验可用于研究材料的光学特性和结构。
通过测量材料对不同偏振状态的光的吸收、反射和透射,可以获得材料的偏振特性和光学常数。
•显微镜观察:偏振显微镜结合偏振试验的原理,可以观察和分析材料的结构、晶体和纹理。
通过调整偏振片的角度,可以增强或消除显微镜下的样品对光的吸收和散射,提供更多关于样品的信息。
•生物医学研究:偏振试验可用于研究生物组织、细胞和药物的光学性质。
通过检测光的偏振状态在生物样品中的变化,可以提供关于生物组织结构、分子构成和疾病诊断的信息。
光通信和显示技术•光纤通信:偏振试验可以用于调制、解调和分析光纤通信中的光信号。
通过控制光的偏振状态,可以增加光纤通信的信号传输容量和稳定性。
•液晶显示器:液晶显示器利用偏振光的调制原理来显示图像。
通过在液晶屏幕中引入偏振片和偏振电场,可以控制光的偏振状态,实现图像的显示和切换。
光谱分析和光学测量•光谱分析:偏振试验可用于分析光的偏振特性与其频率的关系。
通过测量不同偏振状态下的光谱特性,可以揭示样品的结构和性质。
利用示波器观察交流电路中的振幅

利用示波器观察交流电路中的振幅交流电路中的振幅是指电流或电压的最大值,用来衡量交流电信号的强度和幅度大小。
为了准确观察交流电路中的振幅,我们可以使用示波器来进行测量和分析。
本文将介绍示波器的使用方法以及观察交流电路振幅时需要注意的事项。
一、示波器的使用方法1. 连接电路:首先,将交流电源与待观察的电路连接。
确保电路正常工作并提供给示波器一个稳定的交流信号。
2. 连接示波器:将示波器的探头分别连接到待测量的电流或电压信号上。
通常,示波器会提供多个通道,可同时观察不同的电信号。
3. 示波器设置:打开示波器,并按照具体型号的说明书进行设置。
通常,我们需要选择合适的时间基准、电压刻度和触发模式等参数,以便表示出交流电路中的振幅信息。
4. 观察测量:根据示波器的显示屏,观察到的波形通常是一个连续的曲线,表示电信号的变化情况。
通过观察波形的高度,可以直接得到交流电路中电流或电压的振幅数值。
二、观察交流电路振幅时需要注意的事项1. 示波器的校准:在进行观察前,应确保示波器的校准正常,以确保测量结果的准确性。
2. 示波器的带宽:示波器的带宽决定了示波器能够显示的频率范围。
如果待测量的交流信号频率超过了示波器的带宽,可能会导致波形失真或无法正常显示振幅值。
因此,在进行观察前,应选择合适的示波器带宽。
3. 波形合适的选择:示波器通常提供多种波形显示方式,如正弦波、方波、三角波等。
选择合适的波形显示方式,可以更直观地观察到交流电路中的振幅变化。
4. 评估单位:观察波形时,要注意观察示波器刻度的单位,通常为伏特或安培。
准确评估出交流电路中的振幅数值,并结合原电路设计和参数进行判断和分析。
结论利用示波器观察交流电路中的振幅可以更直观地了解电路的工作状态和性能表现。
通过正确设置示波器和注意观察事项,可以准确测量交流电路中的振幅数值,并对电路进行分析和优化。
因此,在实际应用中,合理使用示波器是进行交流电路研究和故障排查的重要工具之一。
光的偏振现象的解释与实验

光的偏振现象的解释与实验光的偏振现象是光学中重要的研究内容之一。
它关注光波在传播过程中振动方向的变化。
具体而言,光的偏振是指光波中电场矢量的方向,在特定的空间位置和时间上发生改变的现象。
在本文中,将详细介绍光的偏振现象的解释以及通过实验来观察和验证这一现象。
一、光的偏振现象的解释光的偏振现象可以通过光的电磁性质来解释。
根据麦克斯韦方程组,光波是由电场和磁场交替变化而形成的。
而在偏振现象中,我们主要关注光波的电场矢量的方向变化。
光波会沿着一定的传播方向传播,而其电场矢量可以振动的方向却不是随意的,在某些情况下会有特定的取向。
这种特定的电场矢量振动方向就是偏振态。
根据光波的振动方向,可以将光分为线偏振光、圆偏振光和无偏振光等。
线偏振光是指电场矢量沿着一条直线方向振动的光。
可以通过特定的装置,例如偏振片,来筛选出线偏振光。
圆偏振光是指电场矢量在传播过程中呈现出旋转的方式。
无偏振光则是电场矢量在各个方向均匀分布的光。
二、实验观察光的偏振现象要观察和验证光的偏振现象,我们可以进行光的偏振实验。
下面介绍两种常见的实验方法。
1. 马吕斯交叉实验马吕斯交叉实验是一种常见的观察光的偏振现象的实验方法。
它利用了两个偏振片的相对方向和角度来筛选线偏振光。
具体实验步骤如下:首先,将两个偏振片(偏振片A和偏振片B)相互垂直放置。
然后,将偏振片A对准光源,使光通过偏振片A后成为线偏振光。
接着,将偏振片B放置在观察屏幕上方。
当两个偏振片的方向相同时,即平行放置,可以观察到明亮的光斑。
当两个偏振片的方向垂直时,即交叉放置,可以观察到暗淡的光斑。
这一实验结果表明,当两个偏振片的方向一致时,光可以通过;当两个偏振片的方向垂直时,光无法通过。
从而验证了光的偏振现象存在。
2. 旋转偏振片实验旋转偏振片实验也是一种常用的方法来观察和验证光的偏振现象。
这种方法通过改变偏振片的旋转角度,来观察光的透过程度的变化。
具体实验步骤如下:首先,准备一个光源和一个偏振片。
光的偏振实验报告

光的偏振实验报告一、实验目的1、观察光的偏振现象,加深对光偏振基本概念的理解。
2、掌握产生和检验偏振光的方法。
3、了解偏振片的特性和应用。
二、实验原理1、光的偏振态光是一种电磁波,其电场矢量的振动方向与传播方向垂直。
光的偏振态通常分为自然光、部分偏振光和完全偏振光三种。
自然光:在垂直于光传播方向的平面内,电场矢量的振动方向是随机的,且各个方向的振幅相等。
部分偏振光:在垂直于光传播方向的平面内,电场矢量的振动方向是随机的,但不同方向的振幅不相等。
完全偏振光:在垂直于光传播方向的平面内,电场矢量的振动方向固定不变。
完全偏振光又分为线偏振光和圆偏振光、椭圆偏振光。
2、偏振片偏振片是一种只允许某一特定方向的光振动通过的光学器件。
其工作原理基于二向色性,即某些物质对不同方向振动的光吸收程度不同。
3、马吕斯定律当一束线偏振光通过检偏器时,透射光的强度 I 与入射光的强度 I₀以及检偏器的透光轴与入射光偏振方向之间的夹角θ 有关系:I =I₀cos²θ 。
三、实验仪器1、半导体激光器2、起偏器3、检偏器4、光功率计5、光学导轨四、实验步骤1、调整实验仪器将半导体激光器、起偏器、检偏器依次安装在光学导轨上,使它们的中心处于同一水平线上。
调整各器件的高度和角度,使激光束能够顺利通过起偏器和检偏器。
2、观察自然光和偏振光不放置起偏器,直接观察激光束,此时的光为自然光。
在激光束前放置起偏器,旋转起偏器,观察透过起偏器后的光强变化。
当光强达到最大且稳定时,此时的光为线偏振光。
3、验证马吕斯定律固定起偏器的位置,使其产生的线偏振光的偏振方向不变。
旋转检偏器,每隔 10°记录一次光功率计的读数。
根据测量数据,以角度θ 为横坐标,光强 I 为纵坐标,绘制曲线,并与理论曲线 I = I₀cos²θ 进行比较。
4、观察圆偏振光和椭圆偏振光在起偏器和检偏器之间插入四分之一波片,旋转波片和检偏器,观察光强的变化和光的偏振态。
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第30卷第1期2010年1月
云南师范大学学报
JournalofYunnanNormalUniversity
V01.30No.1
Jan.2010用示波器研究光的偏振现象‘
吕宪魁,刘燕,王炳灿,尚鹤岭
(云南师范大学物理与电子信息学院云南昆明650092)
摘要:介绍了一种利用wsz型光学实验平台和YB4345型示波器验证马吕斯定律、测量物质旋光率
的综合实验设计方案。
该实验内容已在我院物理专业的物理实验教学中应用,并取得较好效果。
关键词:偏振现象;示波器;综合实验
中图分类号:0436文献标识码:A文章编号:1007—9793f2010)01—0062一03
1实验原理和方法
1.1偏振现象和马吕斯定律的验证
光学实验中,对光的偏振现象的观测是重要的内容,马吕斯定律的验证是必做实验之一,传统的检验方法是用用检流计检验‘11,这里我们利用示波器来进行验证,装置示意如图1.
强度为,0的平面偏振光通过检偏振器后,根据马吕斯定律,出射光的强度为I=loco,20(其中0为平面偏振光偏振面和检偏器主截面的夹角)。
起信熟l起偏器N2硅光电池
图1装置示意图图2装置实物图Figure.1ThesketchmapofdeviceFigure.2Thephysicalmapofdevice激光光束依次射向起偏器N。
、检偏器N:和硅光电池,光经过硅光电池转化为电流,N:可由电机带动旋转,假设N:以角速度‘1)转动,则,=[ocos2tOt,由于硅光电池的电流i与光强I成正比,因此示波器显示的为一成余弦规律变化的曲线,其电流的变化为
1一
i=iocos2tOt=ioCOS2z.,wt(1)N:未转动时,,=locos20,0为定值,,也为定值,示波器显示的图像应为一条直线。
通过两种图像的对比,可定性验证马吕斯定律。
1.2物质的旋光现象和物质旋光率的测量
·收稿日期:2009—10—10
基金项目:云南师范大学2007年综合性、设计性实验研究项目(ZS200721).
作者简介:吕宪魁(1979一),男,云南省宣威市人,讲师,硕士,主要从事光学和大学物理实验研究.
第1期吕宪魁,等:用示波器研究光的偏振现象·63。
对于旋光现象,旋光率是一个非常重要的参数。
以透明溶液为例,振动面的旋转度表示为
秽=plc(2)其中:z为光线穿过溶液的厚度,P为旋光率,与物质的性质、入射光的波长有关;c为溶液的浓度,当波长和厚度一定时,旋光度0与溶液的浓度C成正比。
因此可以通过测量旋光度来计算物质的旋光率。
传统的方法是采用旋光计来进行测量。
这里我们也采用示波器来进行测量,装置示意图仍为图1.将小电机带动的检偏振器N:半径上划一黑线挡光,当光线照在黑线七时,其透射光强为零,光电流i=0,则在示波器余弦曲线上出现一突变。
用示波器光标测量功能测营两波谷间的时间差T及前谷与突变位置的时间差r。
在两偏振片间放上旋光液体,再测量前谷与突变位置的时间差咒。
则旋光度0=等Ir。
一瓦I,从而可计算旋光率P【2J.
2实验装置
实验装置实物图如图2所示。
所用仪器、设备和器材:WSZ型光学实验平台、YB4345型示波器、激光光源带支架一个,偏振片带支架一个,装有小电机的偏振片带支架一个,硅光电池带支架一个,AC5型检流计(或微安表一个),装有已知浓度的葡萄糖溶液玻璃管一个、遮光罩一个。
3实验现象和数据分析
3.1用示波器验证马吕斯定理
(a)N:未转动时的图像(b)N:转动时的图像
图3用示波器验证马吕斯定律
Fig.3TestMaluslawwithoscilloscope
上面两图为检偏器N,未转动和转动时示波器观察到的图像,从两图对比来看,偏振片N:未转动时为一直线,偏振片以角速度为∞转动时,光强变化为余弦曲线,可定性验证马吕斯定理。
通过该实验,可以让学生对马吕斯定律有形象、直观的认识。
表I温度为19.8。
C,激光波长为632.8nm,管长为lOem时的测量结果
Tab.1Measurementresultswhentemperatureisl9.8。
C,laserwavelengthis632.8rim,thetubelengthis10cm
·64·云南师范大学学报(自然科学版)第30卷3.2用示波器测量葡萄糖溶液的旋光率
(a)N:未涂黑线时的波形(b)N:涂黑线时产生突变
图4示波器观察波形
Fig.4Observewaveformwithoscilloscope
图4为测量旋光率所用波形图。
表1为测量结果,其中旋光度0值21.9。
与用旋光计测得的22.0。
基本一致(其中旋光计的光源用激光代替),说明该实验具有很好的可信度。
4结论
偏振现象的研究是我校物理专业《基础物理实验(3)》课程教学大纲中的一个验证性实验项目。
该实验内容传统的实验方法在训练学生方面存在观察的物理现象单一、分析内容单一和操作方法单一的不足。
我们依据我院已有实验设备的条件,并根据学生的实验基础,改变了传统的实验方法,提出了在WSZ型光学实验平台上由学生白搭光路,通过硅光电池做光电转换,用检流计和YB4345型示波器两种仪器、采用不同方法验证马吕斯定律、测跫物质旋光率的综合实验设计方案,并在我院物理专业的物理实验教学中进行了应用。
教学效果初步表明,该实验的开设,对于学生理解现代科学中光电结合的趋势,巩固学生在基础性实验阶段的学习成果、开阔学生的眼界和思路,提高学生对实验方法和实验技术的综合运用能力,起到了一定的作用。
参考文献:
[1]杨述武.普通物理实验(光学部分)[M].北京:高等教育出版社.2007.
[2]郑光平,聂玉梅,朱丽.使用示波器测琶旋光率[J].物理实验.2006.26(5):37—39
StudyofthePolarizationPhenomenonwithOscillograph
LVXian—qui,LIUYan,WANGBing—can,SHANGHe—ling
(CollegeofphysicsandElectronics,YunnanNormalUniversity,Kunming650092,China)
Abstract:AdesignproposalofsynthesizedexperimenttotestMaluslawandmeasurespecificrotationusingWSZ—styleopticalexperimentationplatformandYB4345一styleoscilloscopeisintroduced.Thisexperimenthasbeenappliedinthephysicsexperimentteachingofthephysicsmajorincollege.
KeyWords:PolarizationPhenomenon;Oscilloscope;SynthesizedExperiment
用示波器研究光的偏振现象
作者:吕宪魁, 刘燕, 王炳灿, 尚鹤岭, LV Xian-qui, LIU Yan, WANG Bing-can, SHANG He-ling
作者单位:云南师范大学物理与电子信息学院,云南,昆明,650092
刊名:
云南师范大学学报(自然科学版)
英文刊名:JOURNAL OF YUNAN NORMAL UNIVERSITY(NATURAL SCIENCES EDITION)
年,卷(期):2010,30(1)
1.郑光平;聂玉梅;朱丽使用示波器测量旋光率[期刊论文]-物理实验 2006(05)
2.杨述武普通物理实验(光学部分) 2007
本文链接:/Periodical_ynsfdxxb201001014.aspx。