光偏振现象的研究
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、引言光偏振现象是指光波在传播过程中，振动方向只在一个平面内的现象。
光偏振现象的研究对于理解光学原理及其应用具有重要意义。
本实验旨在通过测量不同偏振方向下透射光强度的变化，探究光偏振现象的基本原理及其应用。
二、实验原理1. 光偏振概念当一束光波在传播过程中，振动方向只在一个平面内时，称为偏振光。
如果此时所选平面与传播方向垂直，则称为线性偏振光。
2. 偏振片偏振片是一种能够选择或制造出特定偏振方向的器件。
常见的有各种材料制成的线性偏振片、四分之一波片和半波片等。
3. 马吕斯定律马吕斯定律指出：当线性偏振光通过另一个线性偏振片时，透射光强度与两者间夹角θ满足cos2θ关系。
4. 假设条件本实验中所涉及到的所有器件均为理想器件，忽略了实际器件的各种不完美因素。
三、实验装置1. He-Ne激光器2. 偏振片（线性偏振片、四分之一波片、半波片）3. 透镜4. 探测器四、实验步骤1. 将He-Ne激光器放置于台架上，开启电源，调节激光束方向，使其垂直于偏振片的传播方向。
2. 将线性偏振片插入激光束路径中，并旋转偏振片，观察透射光强度的变化。
3. 将四分之一波片插入激光束路径中，并旋转四分之一波片和线性偏振片，观察透射光强度的变化。
4. 将半波片插入激光束路径中，并旋转半波片和线性偏振片，观察透射光强度的变化。
5. 通过探测器测量不同角度下透射光强度，并记录数据。
五、实验结果与分析1. 线性偏振片当线性偏振片与激光束的偏振方向垂直时，透射光强度为0。
随着偏振片旋转，透射光强度呈现出cos2θ的变化规律，符合马吕斯定律。
2. 四分之一波片四分之一波片能够将线性偏振光转化为圆偏振光。
当线性偏振片与四分之一波片的快轴和慢轴夹角为45°时，透射光强度最大；当夹角为0°或90°时，透射光强度为0。
3. 半波片半波片能够将线性偏振光转化为相反方向的线性偏振光。
当线性偏振片与半波片的快轴和慢轴夹角为45°时，透射光强度最大；当夹角为0°或90°时，透射光强度为0。
光的偏振研究实验报告
光的偏振研究实验报告光的偏振研究实验报告引言：光是一种电磁波，它的波动方向可以在空间中任意方向上振动。
然而，当光经过特定的材料或通过特定的装置时，它的振动方向会受到限制，这就是光的偏振现象。
光的偏振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光的偏振现象。
实验一：偏振片的特性实验一旨在研究偏振片的特性。
我们使用了一块线性偏振片和一个光源。
首先，我们将光源放置在一个固定位置，并将线性偏振片放在光源前方。
然后，我们旋转线性偏振片，观察光的强度变化。
实验结果显示，当线性偏振片的振动方向与光的振动方向垂直时，光的强度最小；而当线性偏振片的振动方向与光的振动方向平行时，光的强度最大。
这表明线性偏振片可以限制光的振动方向。
实验二：双折射现象实验二旨在研究双折射现象。
我们使用了一块双折射晶体和一个光源。
首先，我们将光源放置在一个固定位置，并将双折射晶体放在光源前方。
然后，我们观察光通过双折射晶体后的变化。
实验结果显示，当光通过双折射晶体时，光线会分为两束，分别沿着不同的方向传播。
这表明双折射晶体可以将光分解为两个不同的振动方向。
实验三：偏振光的旋转实验三旨在研究偏振光的旋转现象。
我们使用了一个旋转的偏振片、一个光源和一个偏振光旋转仪。
首先，我们将光源放置在一个固定位置，并将旋转的偏振片放在光源前方。
然后，我们通过偏振光旋转仪观察光的旋转现象。
实验结果显示，当旋转的偏振片的旋转角度改变时，光的振动方向也会相应改变。
这表明偏振光的旋转角度与偏振片的旋转角度有关。
实验四：马吕斯定律实验四旨在验证马吕斯定律。
我们使用了一个光源、一个偏振片和一个检偏器。
首先，我们将光源放置在一个固定位置，并将偏振片放在光源前方。
然后，我们在光源后方放置一个检偏器，并旋转检偏器的角度。
实验结果显示，当检偏器的角度与偏振片的角度相同时，光的强度最大；而当检偏器的角度与偏振片的角度垂直时，光的强度最小。
这验证了马吕斯定律，即光通过偏振片后，只有与偏振片相同方向的光能通过检偏器。
光的偏振偏振光的实验研究
光的偏振偏振光的实验研究光的偏振是指光波的振动方向只在特定平面内进行的现象。
而偏振光则是指只在一个特定方向上振动的光波。
在光学领域中，对光的偏振进行研究对于理解光的性质和应用有着重要的意义。
本文将探讨光的偏振以及偏振光的实验研究。
一、光的偏振的原理光是由电磁波组成的，而电磁波包括电场和磁场的振动。
在垂直方向上，光波的电场和磁场都是垂直于传播方向的。
然而，在光的传播过程中，如果对光波的电场进行了特定方向的约束，那么光波的电场就会以特定的方向进行振动，这就是光的偏振现象。
光的偏振可以通过多种方式实现，其中最常见的方式是通过偏振片。
偏振片是由具有一定特性的材料制成的光学元件，能够选择性地阻止某些方向的光波通过，只允许特定方向的光波通过。
常见的偏振片有线性偏振片和圆偏振片。
二、实验研究光的偏振的方法1. 偏振片实验进行偏振实验的基本方法是使用两块偏振片。
首先，将两块偏振片的方向调整为平行，这样光线就可以通过。
然后，逐渐旋转一块偏振片，观察光的强度变化。
当两块偏振片的方向垂直时，光线将完全被阻挡，无法通过。
通过这个实验，我们可以观察到光的偏振现象，并且可以确定光的偏振方向和光的强度随偏振片方向变化的关系。
2. 波片实验波片是另一种常用的用于研究光的偏振的实验工具。
波片可以将线偏振光转化为圆偏振光或者将圆偏振光转化为线偏振光。
在波片实验中，首先，将线偏振光通过一块线偏振片，将其转化为线偏振光。
然后，将转化后的线偏振光通过一块波片，观察光的偏振状态的变化。
根据波片的不同性质，光的偏振状态可能会改变。
通过这个实验，我们可以研究光的偏振状态的变化规律以及波片对光的偏振的影响。
三、光的偏振在实际应用中的意义光的偏振在许多领域中都有着重要的应用，如光学通信、液晶显示、偏振镜等。
举个例子，在液晶显示技术中，通过控制偏振态使得液晶分子的取向发生变化，进而可以对光的透射进行调节，实现图像的显示。
此外，光的偏振还可以用于解析光束中的信息。
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。
光的偏振现象的研究
图2 二向色性起偏图1 平面偏振光、自然光和部分偏振光实验名称光的偏振现象的研究姓 名学 号 班 级桌 号 教 室 基础教学楼1406实验日期 20 年 月 日 时段 指导教师一. 实验目的1. 观察光的偏振现象，加深对光偏振基本规律的认识。
2. 了解产生和检验偏振光的基本方法。
3. 验证马吕斯定律。
4．1/4波片，1/2波片的研究； 5.利用旋光现象测定蔗糖溶液浓度 二. 实验仪器导轨和机座, 氦氖激光器（功率约5mW ）, 激光器架, 偏振片波片架, 滑动座(5个)， 光传感器(光电探头)，光功率测试仪，偏振片（两个），1/4波片（波长632.8nm ），1/2波片（波长632.8nm ），透明蔗糖溶液，螺丝刀三. 实验原理（请携带并参阅大学物理课本）1. 偏振光的基本概念光波是一种电磁波，它的电矢量 和磁矢量 相互垂直，并垂直于光的传播方向C 。
通常人们用电矢量 代表光的振动方向，并将电矢量和光的传播方向C 所构成的平面称为光的振动面。
在传播过程中，电矢量的振动方向始终在某一确定方向的光称为平面偏振光或线偏振光，如图1(a)所示。
振动面的取向和光波电矢量的大小随时间作有规律的变化，光波电矢量末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹呈椭圆或圆时，称为椭圆偏振光或圆偏振光，人眼逆光来看，若电矢量末端按照顺时针方向旋转，则称评 分教师签字图3 双折射起偏原理图为右旋椭圆或右旋圆偏振光，反之为左旋。
通常光源发出的光波有与光波传播方向相垂直的一切可能的振动方向，没有一个方向的振动比其它方向更占优势。
这种光源发射的光对外不显现偏振的性质，称为自然光，如图1(b)所示；如果光波电矢量的振动在传播过程中只是在某一确定方向上占优势，则此偏振光称为部分偏振光，如图1(c)所示。
将自然光变成偏振光的器件称为起偏器，用来检验偏振光的器件称为检偏器。
实际上，起偏器和检偏器是互为通用的。
下面介绍几种常用的起偏和检偏方法。
２. 二向色性起偏、马呂斯定律、双折射起偏及波片物质对不同方向的光振动具有选择吸收的性质，称为二向色性。
偏振光现象的研究实验报告
偏振光现象的研究实验报告一、实验目的本实验旨在通过观察和分析偏振光现象，深入理解光的偏振性质，掌握偏振片和检偏器的使用方法，并学会分析和解释实验数据。
二、实验原理偏振光是一种特殊的光线，其电矢量或磁矢量在某一固定方向上振动。
自然光在不受外力作用的环境中产生，其光波的振动方向是随机的，既有水平方向的振动，也有垂直方向的振动。
而偏振光则只有在一个特定方向上存在振动。
三、实验步骤1. 准备实验器材：光源、偏振片、检偏器、屏幕、测量尺、坐标纸。
2. 打开光源，使光线通过偏振片，观察光线的变化。
3. 旋转偏振片，观察光强的变化，找到使光强最弱的偏振角度。
4. 将检偏器旋转至与偏振片相同的偏振角度，观察光强的变化。
5. 记录实验数据，绘制光强与偏振角度的关系图。
6. 分析实验结果，得出结论。
四、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，我们观察到当自然光通过偏振片后，光线变为偏振光，其电矢量或磁矢量在某一固定方向上振动。
旋转偏振片时，光强会发生变化，当偏振片的偏振方向与检偏器的偏振方向一致时，光强达到最小值。
记录实验数据并绘制了光强与偏振角度的关系图。
2. 结果分析根据实验结果，我们可以得出以下结论：（1）自然光通过偏振片后，变为偏振光，其电矢量或磁矢量在某一固定方向上振动。
这说明偏振片具有使光线偏振的作用。
（2）旋转偏振片时，光强发生变化，当偏振片的偏振方向与检偏器的偏振方向一致时，光强达到最小值。
这说明检偏器具有检测偏振光的作用，当检偏器的偏振方向与偏振光的偏振方向一致时，透射的光强最小。
（3）根据实验数据绘制的光强与偏振角度的关系图可以看出，当偏振片的偏振方向与检偏器的偏振方向一致时，光强最小，此时两者之间的夹角为90度。
这说明检偏器的偏振方向与偏振光的偏振方向垂直时，透射的光强最大。
五、结论总结本实验通过观察和分析偏振光现象，深入理解了光的偏振性质。
实验结果表明，自然光通过偏振片后变为偏振光，其电矢量或磁矢量在某一固定方向上振动；旋转偏振片时，光强发生变化，当偏振片的偏振方向与检偏器的偏振方向一致时，光强达到最小值；根据实验数据绘制的光强与偏振角度的关系图可以看出，当两者之间的夹角为90度时，透射的光强最大。
光的偏振现象的实验研究
光的偏振现象的实验研究摘要：本文从理论上介绍了自然光、线偏振光、椭圆偏振光、圆偏振光等的概念；以及产生、鉴别这几种偏振光的方法；介绍了1/2，1/4玻片的定义和1/2，1/4玻片的光学特性；以及研究1/2，1/4玻片光学特性实验过程，实验结果和实验现象分析。
然后由实验验证马吕斯定律，以及测反射光为线偏振光时的入射角，即测量布儒斯特角。
关键词：波片；马吕斯定律；布儒斯特角；分析引言偏振是横波的重要标志，光波属于横波。
在光学学习过程中，干涉、衍射、偏振都是波动光学的主要内容。
本文将从理论和实验两方面对光偏振问题做出分析，主要内容包括：用实验来研究波片的光学性质，对马吕斯定律的验证以及布儒斯特角的测量。
以光偏振在日常生活中的应用结尾，理论与实践相结合，加深对光的偏振现象的理解，拓宽对光学领域的认识。
1光偏振现象的基本理论1.1偏振的基本概念光是一种电磁波,电磁波是横波。
光波是电磁波,因此,光波的传播方向就是电磁波的传播方向。
光波中的电振动矢量E和磁振动矢量H都与传播速度v垂直，因此光波是横波，它具有偏振性。
而振动方向和光波前进方向构成的平面叫做振动面，光的振动面只限于某一固定方向的，叫做平面偏振光或线偏振光。
振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振,它是横波区别于其他纵波的一个最明显的标志,只有横波才有偏振现象。
具有偏振性的光则称为偏振光。
偏振光是指光矢量的振动方向不变，或具有某种规则地变化的光波。
按照其性质,偏振光又可分为平面偏振光（线偏振光）、圆偏振光和椭圆偏振光、部分偏振光几种。
如果光波电矢量的振动方向只局限在一确定的平面内，则这种偏振光称为平面偏振光，若轨迹在传播过程中为一直线，故又称线偏振光。
如果光波电矢量随时间作有规则地改变，即电矢量末端轨迹在垂直于传播方向的平面上呈圆形或椭圆形,则称为圆偏振光或椭圆偏振光。
如果光波电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,这种偏振光就称为部分偏振光。
光偏振现象的研究实验报告
光偏振现象的研究实验报告实验名称：光偏振现象的研究实验报告实验目的：1.了解光波的偏振现象并学会使用偏振片。
2.探究不同光源对偏振片的作用。
3.研究光波在传播中的偏振现象。
实验器材：1.光源（白光源、激光等）。
2.偏振片（线偏振片、圆偏振片）。
3.偏振片架。
4.测量光强的光电测量器。
实验过程：1.安装实验器材，将光源连上电源，开启光源。
2.将偏振片架放置于光源前方，插入线偏振片。
3.调整线偏振片的方向，记录光强。
4.更换圆偏振片，记录光强。
5.更换光源，重复以上操作。
实验结果：1.在白光源下，线偏振片只允许振动方向与偏振片相同的光通过，过滤了其他方向的光，测量光强显著下降，说明光源发出的光中存在不同偏振方向的光线。
2.圆偏振片同样作用于白光源，测量光强与线偏振片的结果类似，但不同偏振方向的光能够以不同程度通过圆偏振片。
3.对于激光光源，线偏振片更能体现其光源发出的光线偏振方向的特殊性。
实验分析：1.光偏振现象是光学的重要现象之一，也是应用广泛的技术之一。
2.不同的光源会对偏振光作出不同的响应，这涉及到其光线的构成。
3.光源的偏振状态需要通过合适的偏振片进行检测，这直接体现了偏振片的使用价值。
结论：通过实验了解了光偏振现象以及偏振片的使用方法，深化了对光学现象的理解。
实验数据清晰地表明了不同光源对偏振光的不同响应，是一次有实际应用价值的实验。
参考文献：1.技术应用光学[J].胡庆华，江苏：南通大学出版社，2004年第3版。
2.PRC国家标准[G].北京：中国出版社，2003年第2版。
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入1/4波片，再旋转波片至消光
起偏器
检偏器
旋转 1/4 波片 C，以改变其慢(或快)轴与入射的线偏振光电矢量之间夹角 。当角 分别为 15°、 30°、 45°、 60°、 75°、 90°时，将 A 逐渐旋转 360°，观察 光电流的变化，出现几次极大和几次极小值，将光电流的极大值和极小值记录在 表 1 中，此说明 1/4 波片出射光的偏振情况。
3、鉴别半导体激光光源： 利用1/4波片和检偏器设计一个鉴别半导体激光 光源为何种偏振光源的办法
1/2波片的作用
(1) 先转检偏器达到消光，在两偏振片间插入一个 1/2 波片。 (2) l/2 波片任意转动一角度，破坏消光现象。再将检偏器转动360°， 又能看到几次消光?为什么? (3)改变l/2 波片的慢(或快)轴与激光的振动方向之间夹角 的数值，使其 分别为 15°、 30°、 45°、 60°、 75°、 90°。转动检偏器到消光 位置，记录相应的角度。解释上面实验结果，并因此了解 l/2 波片的作 用。
光偏振现象的研究
一、实验原理
（1）什么是偏振光？ E
c
H
线偏振光
E 代表光波振动方向
E E0 sin t
Ey
E
Ex
E
椭圆偏振光
圆偏振光
椭圆和圆偏振光可以看作是两个振动方向
互相垂直、相位差恒定的线偏振光的合成。
Ex Ax sin t , Ey Ay sin(t )
合成光振动方程：
椭圆偏振光通过1/4波片后一般仍是椭圆 偏振光， 但当椭圆对称轴和波片光轴平行时变为 线偏振光。 自然光和部分偏振光通过波片后不改变状态
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（3）如何检验偏振光
能产生某种偏振态的装置都可以用来检验该偏振态 方法： 第一步：让光通过检偏器, 并让检次光强最大,两次为零。 部分偏振光和椭圆偏振光：两次光强最大, 两次最小,但不为零。
• 自然光和圆偏振光：光强始终不变。
第二步：区别自然光与圆偏振光、部分偏振 光与椭圆偏振光：
圆偏振光和椭圆偏振光：由两个有确定相
位差的相互垂直的光振动合成而成；
自然光和部分偏振光：两个相互垂直的振
动之间没有恒定的位相差。
• 基本方法：在检偏器前加一块l/4波片
检偏器
区别自然光和圆偏振光:转动检偏器，
波片是各向异性晶体，对不同振动方向 的光有不同的折射率——双折射现象。
d
I
波片
Ae
Ao
O光和e光之间的相位差：
光轴
2
d ( no ne )
1/4波片使一定波长的o光和e光之间产生90 度的相位差。 线偏振光通过1/4波片
线偏振器和1/4波片的组合称为圆偏振器。
圆偏振光通过1/4波片波片后变成线偏振光。
E 2 Ex E y E 2 cos( ) sin ( ) A A Ax Ay
2 x 2 x
2 y 2 y
（1）
k →线偏振光；
（2） = /2且Ax Ay 圆偏振光；
（3）其它情况→椭圆偏振光。
自然光：各个方向上的
部分偏振光：某些方向
光强相等，相位差随机。 上光强强，相位差随机。
（2）如何产生偏振光
A、以布儒斯特角入射产生线偏振光
自 然 光
iB
n1
线偏振光
反射界面
n2 tan iB 时 n1
n2
反射光为线偏振光
部分偏振光
B、二相色性晶体制成的偏振片
P 1
E0
I0
P2
E2
E1
I1 I 0 / 2
I 2 I1 cos
2
马吕斯定律(Malus law)
C、波片
有最大光强和消光的为圆偏振光，没有
变化的则为自然光。
区别部分偏振光和椭圆偏振光: 同时转动波片和检偏器，有消光现象的为 椭圆偏振光，没有消光现象的为部分偏振
光。
实验内容及要求
1、验证马吕斯定律：
用激光功率计观测检偏器P2相对P1转过的角度与光强I
的变化规律。在0º~90º间每10º测一次。
2、观察线偏振光通过波片后的偏振状态