偏振现象的观察与分析
偏振现象的观察与分析
特角亦称全偏振角.对于空气的折
射率n1=1.00,玻璃的折射率
n2=1.50, 布儒斯特角约为 =56.3.
1.平面偏振光的产生与检验
（2）利用晶体的双折射起偏
当自然光入射到某些各向异性晶体（如冰洲石、石英） 时,在晶体内折射后分解为两束平面偏振光,并以不同速度 在晶体内传播,这种现象称为双折射.在方解石、石英等晶 体内,都有一个特殊方向,光沿这个方向传播时,不发生双 折射,这个方向称为晶体的光轴,通过光轴并与晶体表面正 交的平面称为主截面.若入射面与主截面重合则双折射产 生的两束平面偏振光的振动面互相垂直,其中一束光的振 动垂直于晶体主截面,称为寻常光（简称O光）.另一束光 的振动平行于晶体的主截面,称为非常光（简称e光）,在 晶体内只有沿光轴方向传播时O光和e光的速度相等,而沿 其它方向传播时它们的速度不相等.
2
no
ne
l
(3)
波片与圆偏振光和椭圆偏振光
O光与e光为两个同频率、有固定相位差,互相垂直的振 动,则两光的波动方程为
x Ae sin t
(4)
y Ao sin( t )
(5)
式中Ao=Asin,Ae=Acos .从（4）、（5）二式中消去t,得
x2 y2 2xy cos sin 2
光强I始终不变,则此入射光为自然光.而圆偏振光经过四分之一
波片后,成为一线偏振光.在旋转检偏器时,可以观察到(1)中所振光与部分偏振光的鉴别
在检偏器的前加一个1/4波片,然后旋转偏振器进行观察,此 时1/4波片的光轴应与只用检偏器观察时透射光为极大或极 小的方向重合,此时若有一位置视场全暗,则入射光为椭圆 偏振光,否则为部分偏振光.
1.平面偏振光的产生与检验
（1）利用反射（或透射）起偏
偏振光现象的观察和分析
偏振光现象的观察和分析引言：光的偏振现象有法国工程师马吕斯首先发现。
对光偏振现象的研究清楚地显示了光的横波性，加深了人们对光传播规律的认识。
近年来光的偏振特性在光调制器、光开关、光学计量、应力分析、光信息处理、光通信、激光、光电子器件中都有广泛应用。
本实验利用偏振片和1/4波片观察光的偏振现象，并分析和研究各种偏振光。
从而了解1/4波片和1/2波片的作用及应用，加深对光偏振性质的认识。
实验原理1、 偏振光的种类。
光可按光适量的不同振动状态分为五类：（1）线偏振光 （2）自然光 （3）部分偏振光（4）园偏振光 （5）椭圆偏振光使自然光变成偏振光的装置称为起偏器，用来检验偏振光的装置称为检偏器。
2、 线偏振光的产生。
（1）反射和折射产生偏振自然光以 i B =arc tan n 的入射角从空气入射至折射率为n 的介质表面上时，反射光为线偏振光。
以 i B 入射到一叠平行玻璃堆上的自然光，透射出来后也为线偏振光。
（2）偏振片。
利用某些晶体的二向色性可使通过他的自然光变成线偏振光。
（3）双折射产生偏振。
自然光入射到双折射晶体后，出射的o 光和e 光都为线偏振光。
3、 波晶片4、 线偏振光通过各种波片后偏振态的改变。
在光波的波面中取一直角坐标系，将电矢量E 分解为两个分量E X 和E y ，他们频率相同都为ω，设E y 相对E X 的相位差为∆φ，即有E X =A x cos ωt （2）E y =A y cos(ωt +∆φ) （3）由（2）、（3）两式得，对于一般情况，两垂直振动的合成为： e 轴O 轴 θ 光轴图 1E x2 A x2+ E y2A y2−2 E x2 E y2A x2A y2cos∆φ=sin2∆φ（4）注意对于线偏振光通过波片的情况∆φ取决于o光和e光入射时的相位差和由波晶片引起的相位差δ之和；而 E X为线偏振光振幅E在o轴的分量， E y为e轴的分量。
从上面垂直振动合成的一般情况出发可以得出以下结论：（1）线偏振光的振动方向与波片的光轴夹角为θ或π/2，或者通过1/2波片仍为线偏振光。
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。
偏振现象的观察与分析
偏振现象的观察与分析➢引言1809年，法国工程师马吕斯在实验中发现了光的偏振现象。
对于光的偏振现象研究，使人们对光的传播（反射、折射、吸收和散射等）的规律有了新的认识。
特别是近年来利用光的偏振性所开发出来的各种偏振光元件、偏振光仪器和偏振光技术在现代科学技术中发挥了极其重要的作用，在光调制器、光开关、光学计量、应力分析、光信息处理、光通信、激光和光电子学器件等应用中，都大量使用偏振技术。
本实验通过一系列的观察与测量，要求学生学习产生和鉴别各种偏振光并对其进行观察、分析和研究的方法，从而了解和掌握偏振片、1/4波片和1/2波片的作用和应用，加深对光的偏振的性质的认识。
➢实验原理1．偏振光的种类光是电磁波，它的电矢量E和磁矢量H相互垂直，且都垂直于光的传播方向。
通常用电矢量代表光矢量，并将光矢量和光的传播方向所构成的平面称为光的振动面。
按光矢量的不同振动状态，可以把光分为五种偏振态：1)自然光：在与光传播方向垂直的平面内，包含一切可能方向的横振动，即光波的电矢量在任一方向上具有相同的振幅。
普通光源发光的是自然光。
2)线偏振光：在光的传播过程中，只包含一种振动，其振动方向始终保持在同一平面内，这种光称为线偏振光（或平面偏振光)。
3)部分偏振光：光波包含一切可能方向的横振动，但不同方向上的振幅不等，在两个互相垂直的方向上振幅具有最大值和最小值，这种光称为部分偏振光。
自然光和部分偏振光实际上是由许多振动方向不同的线偏振光组成。
4)椭圆偏振光：在光的传播过程中，空间每个点的电矢量均以光线为轴作旋转运动，且电矢量端点描出一个椭圆轨迹，这种光称为椭圆偏振光。
5)圆偏振光：旋转电矢量端点描出圆轨迹的光称圆偏振光，是椭圆偏振光的特殊情形。
能使自然光变成偏振光的装置或器件，称为起偏器；用来检验偏振光的装置或器件，称为检偏器。
2.线偏振光的产生1)反射和折射产生的偏振根据布儒斯特定律，当自然光以i b=arctan n的入射角从空气或真空入射至折射率为n的介质表面上时，其反射光为完全线偏振光，振动面垂直于入射面，而透射光为部分偏振光，i b称为布儒斯特角。
实验报告电磁波的偏振现象观察与研究
实验报告电磁波的偏振现象观察与研究实验报告：电磁波的偏振现象观察与研究摘要：本实验旨在观察和研究电磁波的偏振现象，并通过实验验证偏光片对电磁波的偏振作用。
实验结果表明，光可以具有不同的偏振状态，并且偏振片可以改变光的偏振状态。
这一实验证明了电磁波的偏振现象存在，并且可以通过适当的装置进行调控。
引言：电磁波在自然界中无处不在，具有重要的应用价值。
在过去的研究中，科学家们发现，光可以具有不同的偏振状态，这一现象被称为电磁波的偏振现象。
偏振现象与光的传播方向和波动方向有关，对于特定的应用和实验研究具有重要的意义。
因此，通过观察和研究电磁波的偏振现象，可以深入了解光的性质及其在不同领域中的应用。
实验器材与方法：1. 光源：使用一束单色激光器作为实验的光源。
2. 偏振片：使用不同类型的偏振片，如线偏振片、圆偏振片等，作为光的偏振装置。
3. 分析器：使用偏振片作为分析器，对通过它的光进行观察和分析。
4. 旋转台：用于旋转偏振片和分析器以改变光的偏振状态。
5. 光屏：用于接收光并进行观察。
实验步骤：1. 将单色激光器放置在固定位置，并将光源点对准光屏。
2. 将一个偏振片放置在光源和光屏之间，调整偏振片的角度，并观察光屏上的光斑变化。
3. 将一个分析器放置在光源和光屏之间，调整分析器的角度，并观察光屏上的光斑变化。
4. 将不同类型的偏振片和分析器组合使用，观察光屏上的光斑变化。
5. 通过旋转台旋转偏振片和分析器，改变光的偏振状态，并记录观察结果。
实验结果：经过一系列实验观察和记录，我们得到了以下结论：1. 当两个平行的线偏振片方向相同时，光通过后亮度较高；当方向垂直时，光通过后亮度较低甚至完全消失。
2. 当线偏振光经过一个圆偏振片时，光的状态发生改变，通过后的光与初始光不再具有相同的偏振方向。
3. 当光通过一个偏振片后再进入另一个偏振片，通过的光亮度与两个偏振片之间的夹角有关，且存在最亮和最暗的位置。
4. 通过旋转偏振片和分析器，可以改变光的偏振状态，并观察到光屏上的光斑随之变化。
偏振现象的观察与分析实验报告
偏振现象的观察与分析实验报告偏振现象的观察与分析实验报告引言：偏振现象是光学中一个重要的现象，它指的是光波在传播过程中，由于光波的电矢量在空间中的振动方向不同，导致光波的偏振状态发生变化。
通过对偏振现象的观察与分析实验，我们可以深入了解光的性质以及光与物质的相互作用。
实验目的：本次实验的目的是通过观察和分析不同光源的偏振现象，探究光的偏振性质，并进一步了解光的传播规律。
实验装置：实验装置主要包括：偏振片、光源、偏振片旋转台、偏振片检偏器、光屏等。
实验步骤：1. 将光源置于实验装置的一端，调整偏振片旋转台，使其与光源之间呈45度夹角。
2. 在光源的另一侧放置一块偏振片，将其与光源之间呈90度夹角。
3. 调整偏振片旋转台，观察光源通过两块偏振片后的光强变化情况。
4. 将偏振片检偏器放置在光屏的一侧，调整其角度，观察光通过检偏器后的光强变化情况。
实验结果与分析：通过实验观察和记录，我们得到了以下实验结果和分析：1. 光源通过偏振片后的光强变化情况：当光源通过第一块偏振片时，我们观察到光强发生了明显的变化。
当两个偏振片的振动方向平行时，光强最大；当两个偏振片的振动方向垂直时，光强最小。
这表明光源发出的光是具有偏振性质的。
2. 光源通过检偏器后的光强变化情况：在第一部分实验的基础上，我们进一步将偏振片检偏器放置在光屏的一侧。
通过调整检偏器的角度，我们观察到了光强的变化。
当检偏器的振动方向与第一块偏振片的振动方向平行时，光强最大；当检偏器的振动方向与第一块偏振片的振动方向垂直时，光强最小。
这说明检偏器可以选择性地通过或阻挡特定方向的偏振光。
实验结论：通过以上实验观察和分析，我们可以得出以下结论：1. 光源发出的光具有偏振性质，其振动方向可以通过偏振片的旋转来调节。
2. 偏振片检偏器可以选择性地通过或阻挡特定方向的偏振光，从而改变光的偏振状态。
3. 光的偏振现象与光的传播方向、振动方向以及介质的性质等因素有关。
偏振现象的观测与分析
实验9 偏振现象的观测与分析光的偏振现象证实了光的横波性。
在光与物质相互作用时，横波振动着的电矢量起主要作用，电矢量的各种振动状态使光具有各种偏振态：自然光、部分偏振光、线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。
偏振光的用途很广，在某些仪器上用偏振光如“椭圆偏振测厚仪”，“光弹仪”，“测玻璃的应力仪”，“地震预测仪”等。
【实验目的】1.观察光的偏振现象，加深对偏振光的了解；2.掌握产生和检验偏振光的原理和方法。
【实验仪器】手动偏振实验仪、激光源、发光二极管、光电转换接收器。
【实验原理】偏振光的产生与鉴别光的偏振现象比光的干涉和衍射现象更为抽象，不借助于专门的器件和方法，人的眼睛和光学接收器无法鉴别光的偏振特性。
1.自然光转化为线偏振光的方法（1）吸收法：偏振片（起偏镜或检偏镜）：常用的偏振片是由聚乙烯醇胶膜在碘溶液里浸泡，在高温下拉伸，在拉伸时这些链状分子被拉直，并平行排列在拉伸方向上，拉伸过的胶膜只允许振动取向平行的分子排列方向（此方向称偏振光的偏振轴）的光通过。
（2）反射法：当自然光在两种媒质的界面上反射或折射时，入射角达到一定的特定值时，反射光为线偏振光，其振动面垂直于入射面，这种特点的角称布儒斯特角，布儒斯特定律满足tgθ=n2/n1。
检验是否是线偏振光，可在其后加一检偏镜，检偏镜后放一白屏。
光线通过检偏镜，旋转检偏镜在白屏上看到有明暗的变化的光场。
（3）晶体起偏法：利用某些晶体的双折射现象来获得偏振光。
如尼科尔棱镜，格兰棱镜等。
2. 线偏振光转化成椭圆偏振光或圆偏振光线偏振光垂直地入射到一块1/4λ波片上，当偏振光的振动方向与1/4波片的光轴的夹角不为450角时，得到椭圆偏振光。
当偏振光的振动方向与1/4波片的光轴的夹角为450角时，即得到圆偏振光。
3.光电转换输出显示系统按照偏振光的特性调好光路后，即可通过光电转换输出显示系统来记录光的特性了。
当无光照射时，表头指示为零。
若不为零，调节调零旋钮，使指针位于零处。
偏振现象的观察与分析实验报告
偏振现象的观察与分析实验报告偏振现象是光学中一个非常重要的现象，它在生活和科研中都有着广泛的应用。
本次实验旨在通过观察和分析偏振现象，深入理解偏振光的特性和规律。
实验仪器和材料：1. 偏振片。
2. 偏振光源。
3. 旋转台。
4. 偏振光检测仪。
实验步骤：1. 将偏振光源放置在实验台上，并打开电源，使其发出偏振光。
2. 在偏振光源和旋转台之间放置偏振片，调整偏振片的方向，使其与偏振光源的偏振方向垂直。
3. 将偏振光检测仪放置在偏振片的后方，观察偏振光通过偏振片后的光强变化情况。
4. 通过旋转台旋转偏振片，观察偏振光通过偏振片后的光强变化规律。
实验结果：在实验中观察到，当偏振片的方向与偏振光源的偏振方向垂直时，偏振光通过偏振片后的光强最小；而当偏振片的方向与偏振光源的偏振方向平行时，偏振光通过偏振片后的光强最大。
通过旋转偏振片，可以发现光强会随着偏振片旋转角度的变化而周期性地发生变化。
实验分析：这一现象的产生可以通过偏振片的工作原理来解释。
偏振片是一种能够选择性地吸收某一方向光振动分量的光学元件，当偏振片的方向与偏振光源的偏振方向垂直时，偏振片完全吸收了偏振光的振动分量，导致通过偏振片后的光强最小；而当偏振片的方向与偏振光源的偏振方向平行时，偏振片不吸收偏振光的振动分量，通过偏振片后的光强最大。
结论：通过本次实验，我们深入理解了偏振现象的特性和规律。
偏振现象在光学和光电领域有着重要的应用，例如偏振片在液晶显示器中的应用等。
同时，对偏振现象的深入理解也为进一步的光学研究奠定了基础。
在今后的学习和科研中，我们将进一步探索偏振现象的原理和应用，为光学领域的发展贡献自己的一份力量。
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偏振现象的观察与分析
【实验目的】
1．通过观察光的偏振现象,加深对光波传播规律的认识。
2．掌握产生与检验偏振光的原理和方法。
【实验仪器】偏振实验箱
【实验原理】
一．偏振光的概念
光的波动的形式在空间传播是一种
电磁波，它的电矢量E与磁矢量H相互垂
直。
矢量E和矢量H均垂直于光的传播
方向Z,属于横波。
实验证明光效应主要由电场引起的,
所以电场矢量E的方向定为光的振动方
向。
自然光源(如日光,各种照明灯等等) 发射的光是由构成这个光源的大量分子或原子发出的光波合成的。
这些分子或原子的热运动和辐射是随机的, 它们所发射的光振动,出现在各个方向的几率相等,
所以这样的光源发射的光对外不显现偏振
性质,称之为自然光。
自然光经过媒质的反射,折射或者吸收
以后,在某一方向上振动加强成为部分偏振
光。
如果光在传播过程中,振动始终被限制
在某一确定的平面内,称为平面偏振光,
也称线偏振光或完全偏振光。
偏振光电矢
量E的端点在垂直于传播方向的平面内运
动轨迹是一圆周的称为圆偏振光,是一椭
圆的则称为椭圆偏振光。
二．获得线偏振光的方法
自然光变成偏振光称作起偏,可以起偏的器件分为透射式和反射式两种。
(1)透射式起偏
如上图，设光强为I 0的自然光照在一偏振片（起偏器）上，则自然光中振动方向与偏振片透振方向相同的电矢量以及其它方向的电矢量在这个方向的分
量才能通过，成为线偏振光，因此光强变为2
1
I 0。
然后再照射在第二块偏振片
（检偏器）上，该偏振片的透振方向与起偏器的透振方向夹角为，则出射光光强为：
20cos 2
1I I 这就是马吕斯定律
(2)反射式起偏
自然光在两种媒质的界面处,
如玻璃和空气的界面处反射和折射,当入射角为某一特定值时,反射光可以成为线偏振光
,振动方向
垂直于入射面, 与界平面平行,折射光为部分偏振光，这种现象由布儒斯特(Brewster)
首先发现,因
此称为布儒斯特角,即起偏角。
根据折射定律可得：
1
22
1010
1010
sin sin cos sin n n i i i i tgi 此式就是布儒斯特定律。
如果自然光的投射在多层的玻璃堆上
, 经过多次反射最后透射出的光也接
近于线偏振光,其振动面平行于入射面。
三. 波片
1.寻常光和非常光
光进入某些各向异性的晶体时，同一束入射光折射后被分成两束，称为双折射现象。
一束光遵从折射定律，称为寻常光（简称o 光），另一束光违背折射定律，称为非常光（简称e 光）。
2.半波片
光垂直通过双折射晶体时，o 光和e 光传播速度不同，因而出射时o 光和e
光存在光程差。
如果该晶体厚度满足光程差：2
)
12()(0K d
n n e 为半波长的奇数倍时，则该晶体称为半波片。
3.四分之一波片
如果该晶体厚度满足光程差：
4
)12()(0
K
d
n n e 为四分之一波长的
奇数倍时，则该晶体称为四分之一波片。
四.偏振态的检验
自然光转动偏振片无变化
线偏振光转动
偏振片明暗交替变化，光强两强两消
入射光
转动
偏振片自然光、圆偏振光
转动
四分之一波片
两强两消：圆偏振光
无变化：自然光
偏振片
入射光
光强变化，但无消光：椭圆偏振光转动。