大学物理实验报告系列之偏振光的分析
【大学物理实验(含 数据+思考题)】偏振光的特性研究实验报告
实验3.4 光的偏振特性研究一、实验目的（1）了解自然光和偏振光的定义及特性。
（2）观察光的偏振现象，了解偏振光的产生方法和检验方法。
（3）了解波片的作用和用波片产生椭圆和圆偏振光及其检验方法。
二、实验仪器GSZ-Ⅱ光学平台（配有光具座、氦氖激光器及电源、扩束镜、偏振片、波片、观察屏等）。
三、实验原理1.自然光和偏振光的定义自然光：由普通光源所发射的光波，在光的传播方向上，任意一个场点，光矢量既有空间分布的均匀，又有时间分布的均匀性。
偏振光：光矢量相对于光的传播方向分布的非对称性。
部分偏振光：光波光矢量的振动在传播过程中只是在某一确定的方向上占有相对优势。
平面偏振光：光在传播的过程中光矢量的振动只限于某一特定的平面内。
圆偏振光：在光的传播方向上，任意一个场点光矢量以一定的角速度转动它的方向，但大小不变，其光矢量的末端在垂直于光传播方向的平面内的投影是一个圆。
椭圆偏振光：在光的传播方向上，任意一个场点光矢量即改变它的大小，又以一定的角速度转动它的方向，其光矢量的末端在垂直于光传播方向的平面内的投影是一个椭圆。
2.偏振光的产生及检验方法（1）平面偏振光的产生和检验方法：产生：本次实验中我们利用偏振片来生成平面偏振光。
偏振片是由具有二向色性的晶体制作成的，这些晶体对不同方向振动的光矢量具有不同的吸收本领，当自然光入射到这些晶体上时，透射光的光矢量仅在某一个特定的方向上，形成了平面偏振光。
检验：线性偏振光通过检偏器后，按照马吕斯定律，强度为I0的线偏振光通过检偏器，透射光的强度为I=I0cos2α,α=0/π时，透射光的强度最大，当α= (π/2)/(3π/2)时，透射光的强度为0，出现消光现象。
所以偏振器旋转一周，透射光的强度将发生强弱变化，并且消光两次，根据这个特点可以检测是否有平面偏振光。
（2）椭圆和圆偏振光的产生和检验方法：产生：波片是光轴平行于晶面的各向异性晶体薄片。
双折射是光束入射到各向异性的晶体，分解为两束光而沿不同方向折射的现象。
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。
光偏振实验的实验报告
一、实验目的1. 观察光的偏振现象，加深对偏振光的理解。
2. 掌握偏振片和波片的工作原理。
3. 验证马吕斯定律，了解偏振光在不同角度下的光强变化。
4. 学习使用偏振光相关仪器，如偏振片、波片和分光计等。
二、实验原理光是一种电磁波，具有横波性质。
在光的传播过程中，光矢量的振动方向可以发生改变，形成偏振光。
偏振光是指光矢量的振动方向在某一特定平面内振动的光。
本实验中，我们使用偏振片和波片来观察和验证偏振光的相关现象。
偏振片可以使自然光变为线偏振光，而波片可以改变光的偏振态。
根据马吕斯定律，当线偏振光通过偏振片或波片时，其光强与偏振片或波片的透振方向与入射线偏振光的光矢量振动方向的夹角有关。
三、实验仪器与用具1. 偏振片2. 波片3. 分光计4. 激光器5. 光屏6. 透明玻璃板7. 导线8. 电线夹四、实验步骤1. 将激光器发出的光通过偏振片，使光成为线偏振光。
2. 将线偏振光照射到透明玻璃板上，观察光屏上的光斑。
3. 将透明玻璃板旋转，观察光屏上的光斑变化，验证光的偏振现象。
4. 在光屏上放置一个波片，调整波片的透振方向，观察光屏上的光斑变化。
5. 使用分光计测量偏振片和波片的透振方向，记录数据。
6. 根据马吕斯定律，计算不同角度下的光强，并与实验结果进行比较。
五、实验结果与分析1. 当透明玻璃板旋转时，光屏上的光斑会发生明暗交替变化，验证了光的偏振现象。
2. 当波片的透振方向与偏振片的透振方向平行时，光屏上的光斑最亮；当两者垂直时，光屏上的光斑最暗。
这符合马吕斯定律。
3. 通过分光计测量偏振片和波片的透振方向，计算不同角度下的光强，并与理论值进行比较，结果基本吻合。
六、实验结论1. 光具有偏振现象，偏振光的光矢量振动方向在某一特定平面内振动。
2. 偏振片和波片可以改变光的偏振态。
3. 马吕斯定律适用于偏振光的传播和检测。
七、实验讨论1. 本实验中，我们使用了激光器作为光源，激光器发出的光具有高度的单色性和相干性，有利于观察光的偏振现象。
光的偏振物理实验报告
光的偏振物理实验报告光的偏振物理实验报告引言：光是一种电磁波，具有电场和磁场的振荡性质。
在自然界中，光的传播方向通常是无规则的，这种光称为非偏振光。
然而，通过一系列的物理实验，我们可以将非偏振光转化为偏振光，从而研究光的偏振性质。
本实验旨在通过实际操作，观察和分析光的偏振现象，并探索其在物理学中的应用。
实验一：偏振片的特性在这个实验中，我们使用了偏振片来观察光的偏振现象。
偏振片是一种具有特殊结构的光学元件，可以选择性地允许某个方向的光通过，而阻挡其他方向的光。
我们将偏振片放置在光源和屏幕之间，通过调整偏振片的方向，可以观察到光的强度的变化。
结果表明，当偏振片的方向与光的偏振方向垂直时，光的强度最小，几乎无法透过偏振片。
而当偏振片的方向与光的偏振方向平行时，光的强度最大，几乎全部透过偏振片。
这表明，偏振片可以选择性地让特定方向的光通过，从而实现光的偏振。
实验二：双折射现象双折射是光在某些晶体中传播时发生的现象，其中光的传播速度因晶体的结构而异。
我们使用了一块双折射晶体（例如石英晶体）来观察这一现象。
将光源照射到双折射晶体上，我们可以看到光线被分成两束，分别沿着不同的方向传播。
这是因为在双折射晶体中，光的传播速度在不同方向上有所差异。
这导致了光的折射方向发生变化，从而形成了两束光线。
这种双折射现象在光学仪器制造和光学通信中具有重要的应用价值。
实验三：偏振光的旋光性质在这个实验中，我们使用了旋光片来研究偏振光的旋光性质。
旋光片是一种光学元件，可以使光线的偏振方向发生旋转。
我们将旋光片放置在光源和偏振片之间，通过调整旋光片的角度，可以观察到光的偏振方向的旋转。
结果表明，旋光片可以使光的偏振方向发生旋转。
这是由于旋光片的特殊结构导致光的传播速度在不同方向上有所差异，从而引起光的旋转现象。
这种旋光性质在化学分析和制药工业中有广泛的应用。
实验四：偏振光的干涉现象在这个实验中，我们使用了干涉仪来观察偏振光的干涉现象。
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，加深对光的偏振特性的理解。
2、掌握偏振片的起偏和检偏原理，学会用马吕斯定律测量偏振光的强度。
3、了解反射光和折射光的偏振特性，以及布鲁斯特角的概念。
二、实验原理1、光的偏振态光是一种电磁波，其电场矢量和磁场矢量相互垂直且都垂直于光的传播方向。
一般情况下，光的电场矢量在垂直于光传播方向的平面内是各个方向都有的，这种光称为自然光。
如果光的电场矢量只在某一固定方向上振动，则称为线偏振光。
还有部分偏振光和椭圆偏振光等偏振态。
2、偏振片偏振片是一种只允许某一方向振动的光通过的光学元件。
当自然光通过偏振片时，只有与偏振片透振方向相同的光振动能够通过，从而变成线偏振光，这个过程称为起偏。
当线偏振光通过偏振片时，透过光的强度取决于线偏振光的振动方向与偏振片透振方向之间的夹角，这个过程称为检偏。
3、马吕斯定律当一束强度为 I₀的线偏振光通过检偏器后，其强度 I 随检偏器透振方向与线偏振光振动方向夹角θ 的余弦平方成正比，即 I ＝ I₀cos²θ，这就是马吕斯定律。
4、反射光和折射光的偏振当自然光在两种介质的分界面上反射和折射时，反射光和折射光一般都是部分偏振光。
当入射角等于布鲁斯特角时，反射光成为完全偏振光，其振动方向垂直于入射面，折射光仍为部分偏振光。
三、实验仪器偏振片、激光光源、光功率计、玻璃砖、旋转台等。
四、实验步骤1、观察激光通过偏振片的现象打开激光光源，让激光束垂直照射在偏振片上，旋转偏振片，观察透过偏振片的光强变化。
可以看到，当偏振片的透振方向与激光的振动方向平行时，光强最强；当两者垂直时，光强最弱，几乎为零。
2、验证马吕斯定律将两个偏振片分别安装在旋转台上，使激光依次通过两个偏振片。
固定第一个偏振片的透振方向，旋转第二个偏振片，每隔 10°测量一次透过第二个偏振片的光功率，并记录数据。
根据测量数据，计算光强 I 与cos²θ 的关系，验证马吕斯定律。
光的偏振性实验报告
一、实验目的1. 理解光的偏振性及其产生机制。
2. 掌握使用偏振片和偏振光实验装置观察和分析光的偏振现象。
3. 验证马吕斯定律，即偏振光通过偏振片后的光强与偏振片的角度关系。
4. 探究不同类型偏振光（如线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光）的产生和检测方法。
二、实验原理光是一种电磁波，具有横波性质。
在垂直于光传播方向的平面上，光矢量（即电场矢量E）可以有不同的振动方向。
当光矢量在某一固定平面上振动时，称为线偏振光；若光矢量绕传播方向旋转，则形成圆偏振光；若光矢量绕传播方向旋转的轨迹为椭圆，则形成椭圆偏振光。
偏振片是一种选择性吸收特定方向光振动的光学元件。
当自然光通过偏振片时，只允许与偏振片方向平行的光振动通过，从而产生线偏振光。
通过改变偏振片的方向，可以观察偏振光的强度变化，验证马吕斯定律。
三、实验仪器与材料1. 偏振片（起偏器、检偏器）2. 自然光源（如白炽灯、激光器）3. 毫米尺4. 透明玻璃板5. 旋转台6. 光强计7. 记录纸及笔四、实验步骤1. 将自然光源放置在实验台上，调整光路使其成为平行光。
2. 将起偏器放置在光路中，调整其方向，使自然光通过起偏器后成为线偏振光。
3. 将检偏器放置在起偏器之后，调整其方向，观察光强变化。
4. 记录检偏器方向与起偏器方向之间的夹角θ，以及相应的光强I。
5. 改变检偏器的方向，重复步骤3和4，记录不同夹角θ下的光强I。
6. 根据实验数据，绘制光强I与夹角θ之间的关系曲线，验证马吕斯定律。
7. 将透明玻璃板放置在光路中，观察光通过玻璃板后的偏振现象。
8. 通过旋转透明玻璃板，观察不同角度下的偏振现象，探究不同类型偏振光（如线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光）的产生和检测方法。
五、实验结果与分析1. 验证马吕斯定律：根据实验数据绘制光强I与夹角θ之间的关系曲线，发现光强I与夹角θ之间呈余弦关系，验证了马吕斯定律。
2. 探究偏振光类型：通过旋转透明玻璃板，观察到不同角度下的偏振现象。
偏振光的研究实验报告
偏振光的研究实验报告篇一：偏振光的观测与研究~~实验报告偏振光的观测与研究光的干涉和衍射实验证明了光的波动性质。
本实验将进一步说明光是横波而不是纵波，即其E和H 的振动方向是垂直于光的传播方向的。
光的偏振性证明了光是横波，人们通过对光的偏振性质的研究，更深刻地认识了光的传播规律和光与物质的相互作用规律。
目前偏振光的应用已遍及于工农业、医学、国防等部门。
利用偏振光装置的各种精密仪器，已为科研、工程设计、生产技术的检验等，提供了极有价值的方法。
【实验目的】1．观察光的偏振现象，加深偏振的基本概念。
2．了解偏振光的产生和检验方法。
3．观测布儒斯特角及测定玻璃折射率。
4．观测椭圆偏振光和圆偏振光。
【实验仪器】光具座、激光器、偏振片、1/4波片、1/2波片、光电转换装置、光点检流计、观测布儒斯特角装置图1 实验仪器实物图【实验原理】1．偏振光的基本概念按照光的电磁理论，光波就是电磁波，它的电矢量E和磁矢量H相互垂直。
两者均垂直于光的传播方向。
从视觉和感光材料的特性上看，引起视觉和化学反应的是光的电矢量，通常用电矢量E代表光的振动方向，并将电矢量E和光的传播方向所构成的平面称为光振动面。
在传播过程中，光的振动方向始终在某一确定方位的光称为平面偏振光或线偏振光，如图2（a）。
光源发射的光是由大量原子或分子辐射构成的。
由于热运动和辐射的随机性，大量原－子或分子发射的光的振动面出现在各个方向的几率是相同的。
一般说，在106s内各个方向电矢量的时间平均值相等，故出现如图2（b）所示的所谓自然光。
有些光的振动面在某个特定方向出现的几率大于其他方向，即在较长时间内电矢量在某一方向较强，这就是如图2（c）所示的所谓部分偏振光。
还有一些光，其振动面的取向和电矢量的大小随时间作有规则的变化，其电矢量末端在垂直于传播方向的平面上的移动轨迹呈椭圆（或圆形），这样的光称为椭圆偏振光（或圆偏振光），如图2（c）所示。
图2 光波按偏振的分类 2．获得偏振光的常用方法 (1)非金属镜面的反射。
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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大学物理实验报告系列之
偏振光的分析
Last revision on 21 December 2020
【实验名称】偏振光的分析【实验目的】
1．观察光的偏振现象，巩固理论知识，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和定性检验方法。
【实验仪器】
He-Ne激光器、光具座、偏振片（两块）、的1/4波片（两块）、玻璃平板及刻度盘、白屏等。
【实验原理】
1．光的偏振状态
偏振是指振动方向相对于波的传播方向的一种空间取向作用。
它是横波的重要特性。
光在传播过程中，若电矢量的振动只局限在某一确定平面内，这种光称为直线偏振光，又叫平面偏振光（因其电矢量的振动在同一平面内）；若光波电矢量的振动随时间作有规律的改变，即电矢量的末端在垂直于光传播方向的平面上的轨迹是圆或椭圆，这样的光称为圆偏振光和椭圆偏振光；若光波电矢量的振动只在某一确定的方向上占优势，而在和它正交的方向上最弱，各方向的振动无固定的位相关系，这种光称为部分偏振光。
2.直线光，圆偏光，椭圆偏振光的产生。
直线偏振光垂直通过波片的偏振状态
3.鉴别各种偏振光的方法和步骤
【实验内容】
1．测定玻璃对激光波长的折射率 2．产生并检验圆偏振光 3．产生并检验椭圆偏振光
【数据表格与数据记录】
波长为时玻璃对于空气的相对折射率为。
现象：两次最亮，两次消光。
结论：圆偏振光
如果使检偏器的透振方向与暗方向平行，
1/4波片与检偏器透振方向垂直或平行。
现象：两次亮光，两次消光 结论：椭圆偏振光
现象：两最亮，两次消光 结论：线偏振光
【小结与讨论】
1. 实验测的了时玻璃对空气的折射率
为。
2. 单色自然光经过起偏器和检偏器，旋
转检偏器一周，发现光电流相应出现两次消光现象，是分析其原因。
答：当检偏器的偏振化的方向和检偏器的偏振化的方向为
2π和3
π
时，根据马吕斯定律θ20cos I I =可知，出现两次光强为零的情况，即光电流出现了2次消光现象。
3.自己设计实验进行了几种偏振光的检验的工作，搞清了几种偏振光的区别，以及怎样得到他们。