偏振光的观察与研究实验原理
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。
偏振光实验报告
偏振光实验报告实验1. 验证马吕斯定律实验原理：某些双折射晶体对于光振动垂直于光轴的线偏振光有强烈吸收，而对于光振动平行于光轴的线偏振光吸收很少(吸收o 光，通过e 光)，这种对线偏振光的强烈的选择吸收性质，叫做二向色性。
具有二向色性的晶体叫做偏振片。
偏振片可作为起偏器。
自然光通过偏振片后，变为振动面平行于偏振片光轴(透振方向)，强度为自然光一半的线偏振光。
如图1、图2所示：图1中靠近光源的偏振片1P 为起偏器，设经过1P 后线偏振光振幅为0A （图2所示），光强为I 0。
2P 与1P 夹角为θ,因此经2P 后的线偏振光振幅为θcos 0A A =，光强为θθ20220cos cos I A I ==,此式为马吕斯定律。
实验数据及图形：P 1 P 2 线偏光 单色自然光线偏光 图1 P 1 P 2A 0 A 0cos θ θ 图2从图形中可以看出符合余弦定理，数据正确。
实验2.半波片，1/4波片作用实验原理：偏振光垂直通过波片以后，按其振动方向（或振动面）分解为寻常光（o 光）和非常光（e 光）。
它们具有相同的振动频率和固定的相位差（同波晶片的厚度成正比），若将它们投影到同一方向，就能满足相干条件，实现偏振光的干涉。
分振动面的干涉装置如图3所示，M 和N 是两个偏振片，C 是波片，单色自然光通过M 变成线偏振光，线偏振光在波片C 中分解为o 光和e 光，最后投影在N 上，形成干涉。
考虑特殊情况，当M ⊥N 时，即两个偏振片的透振方向垂直时，出射光强为：)cos 1)(2(sin 420δθ-=⊥I I ；当M ∥N 时，即两个偏振片的透振方向平行时，出射光强为：)cos cos sin 2cos sin 21(222220//δθθθθ+-=I I 。
其中θ为波片光轴与M 透振方向的夹角，δ为o 光和e 光的总相位差（同波晶片的厚度成正比）。
改变θ、δ中的任何一个都可以改变屏幕上的光强。
当δ=（2k+1）π（1/2波片）时，cos δ=-1，θ22sin 20I I =⊥，出射光强最大，2)21(sin 20//θ-=I I ，出射光强最小；当δ=[（2k+1）π]/2（1/4波片）时，cos δ=0，)2(sin 420θI I =⊥,)2sin 2(420//θ-=I I 。
偏振光的研究_实验报告
一、实验目的1. 观察光的偏振现象，加深对光的偏振性质的认识。
2. 学习并掌握偏振光的产生、传播、检测和调控方法。
3. 理解马吕斯定律及其在实际应用中的意义。
4. 掌握使用偏振片、波片等光学元件进行偏振光实验的基本技能。
二、实验原理1. 光的偏振性质：光是一种电磁波，具有横波性质。
在光的传播过程中，光矢量的振动方向相对于传播方向可以保持不变（线偏振光）、绕传播方向旋转（圆偏振光）或呈现椭圆轨迹（椭圆偏振光）。
2. 偏振光的产生：自然光通过偏振片后，可以产生线偏振光。
当自然光入射到某些光学各向异性介质（如偏振片、波片等）时，由于不同方向的光矢量分量在介质中的折射率不同，从而导致光矢量振动方向发生偏转，形成偏振光。
3. 马吕斯定律：当一束完全线偏振光通过一个偏振片时，透射光的光强与入射光的光强和偏振片透振方向与入射光光矢量振动方向的夹角θ之间的关系为：\( I = I_0 \cdot \cos^2\theta \)，其中\( I \)为透射光的光强，\( I_0 \)为入射光的光强。
三、实验仪器与设备1. 自然光源（如激光器）2. 偏振片（两块）3. 波片（1/4波片、1/2波片）4. 光具座5. 光屏6. 光电探测器7. 数据采集与分析软件四、实验步骤1. 观察线偏振光：将自然光源发出的光通过偏振片，观察光屏上的光斑。
然后逐渐旋转偏振片，观察光斑的变化，验证马吕斯定律。
2. 观察圆偏振光：将1/4波片放置在偏振片和光屏之间，使1/4波片的光轴与偏振片的透振方向夹角为45°。
观察光屏上的光斑，验证圆偏振光的产生。
3. 观察椭圆偏振光：将1/4波片的光轴与偏振片的透振方向夹角调整为22.5°，观察光屏上的光斑，验证椭圆偏振光的产生。
4. 测量偏振片透振方向：利用光电探测器测量偏振片的透振方向，并与理论计算值进行比较。
5. 分析实验数据：使用数据采集与分析软件对实验数据进行处理，分析偏振光的特性，验证实验原理。
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。
偏振光的观察与研究实验报告
偏振光的观察与研究实验报告一、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。
观测椭圆偏振光和圆偏振光。
二、实验仪器偏振光观察与研究的实验装置包括一下几个部分:光源（可发出多种类型激光），偏振片,波晶片（λ/2 和λ/4 波长)，光屏。
1.光源：双击实验桌上光源小图标弹出光源的调节窗体.单击调节窗体的光源开关可以切换光源开关状态;可以选择光源发出光的类型，包括自然光、椭圆偏振光、圆偏振光、线偏振光、部分偏振光。
光源默认发出是自然光.2.偏振片:双击桌面上偏振片小图标,弹出偏振片的调节窗体。
初始化时偏振片的旋转角度是随机的,用户使用时需要手动去校准。
最大旋转范围为360°，最小刻度为1°。
可以通过点击调节窗体中旋钮来逆时针或顺时针旋转偏振片。
3.波晶片：分为λ/2 和λ/4 波长波片,双击桌面上波晶片小图标，弹出波晶片的调节窗体。
初始化时波晶片的旋转角度是随机的,用户使用时需要手动去校准.最大旋转范围为360°，最小刻度为1°。
三、实验原理1。
偏振光的概念和产生：光的偏振是指光的振动方向不变，或光矢量末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹呈椭圆或圆的现象。
光有五种偏振态：自然光（非偏振光)，线偏振光，部分偏振光，圆偏振光，椭圆偏振光.反射光中的垂直于入射面的光振动（称s分量）多于平行于入射面的光振动（称p 分量）；而透射光则正好相反。
在改变入射角的时候，出现了一个特殊的现象，即入射角为一特定值时，反射光成为完全线偏振光(s分量）。
折射光为部分偏振光，而且此时的反射光线和折射光线垂直。
2. 改变偏振态的方法和器件：①光学棱镜：如尼科耳棱镜、格兰棱镜等,利用光学双折射的原理制成的；②偏振片：它是利用聚乙烯醇塑胶膜制成，它具有梳状长链形结构分子，这些分子平行排列在同一方向上，此时胶膜只允许垂直于排列方向的光振动通过,因而产生线偏振光。
光的偏振研究实验报告
一、实验目的1. 观察光的偏振现象，加深对光的波动性质的认识。
2. 掌握产生和检验偏振光的方法和原理。
3. 学习使用偏振片、波片等光学元件，了解其工作原理。
4. 验证马吕斯定律，研究偏振光透过两个偏振器后的光强与夹角的关系。
二、实验原理光是一种电磁波，其电场矢量E的振动方向决定了光的偏振状态。
自然光中的电场矢量在垂直于光传播方向的平面内振动方向是随机的，而偏振光则具有特定的振动方向。
偏振光可以通过以下几种方法产生：1. 利用起偏器（如偏振片）将自然光变为线偏振光。
2. 利用双折射现象将一束光分解为两束具有不同振动方向的偏振光。
3. 利用反射、折射等光学现象使自然光部分偏振。
检验偏振光的方法有：1. 利用检偏器（如偏振片）观察光强变化。
2. 利用光电池、光电倍增管等光电探测器检测偏振光。
马吕斯定律指出，当完全线偏振光通过检偏器时，光强I与入射光强I0、检偏器透光轴与入射线偏振光的光矢量振动方向的夹角θ的关系为：I = I0 cos²θ。
三、实验仪器与用具1. 中央调节平台和两臂调节机构2. 半导体激光器和电源3. 偏振片（两块）4. 1/4波片（两块）5. 光电倍增管探头及电源6. 光电流放大器7. 光具座8. 白屏9. 刻度盘四、实验步骤1. 将激光器、偏振片、1/4波片和光电倍增管探头依次放置在光具座上，调整光路，使激光束通过偏振片后成为线偏振光。
2. 将线偏振光通过1/4波片，观察光强变化，记录数据。
3. 将1/4波片旋转一定角度，观察光强变化，记录数据。
4. 将线偏振光通过第二个偏振片，观察光强变化，记录数据。
5. 将第二个偏振片旋转一定角度，观察光强变化，记录数据。
6. 根据记录的数据，验证马吕斯定律。
五、实验结果与分析1. 观察到线偏振光通过1/4波片后，光强发生变化，说明1/4波片具有改变光偏振状态的作用。
2. 当1/4波片旋转一定角度时，光强也随之变化，说明光强与偏振片透光轴与入射线偏振光的光矢量振动方向的夹角θ有关。
偏振光的观察与应用的相关实验
1偏振光的观察和应用【实验目的】1．观察光的偏振现象，产生和检验偏振光；2．利用旋光现象测定溶液的浓度。
【实验原理】光是特定频率范围的电磁波，在这种电磁波中起主要作用的是电场矢量，因此电场矢量又称为光矢量E 。
电磁波是横波，因此光矢量的振动方向与光的传播方向垂直。
若光矢量的方向随机的改变，则称为非偏振光。
若光矢量的方向不随机改变，而是确定的或是有规律的变化，则称为偏振光。
光的振动方向和传播方向组出的平面称为振动面。
在垂直于光传播方向的平面内，光矢量E 有多种不同的振动状态，称为偏振态。
1. 三种偏振态（1）完全偏振光如果光矢量始终沿某一方向振动，这样的光称为线偏振光。
由于线偏振光的光矢量保持在固定的振动平面内，所以又称平面偏振光。
如果光矢量的大小和方向随时间做周期性的变化，且光矢量的末端在垂直于光传播方向的平面内描绘出椭圆的轨迹，这样的光称为椭圆偏振光；若描绘的轨迹为圆形，则称为圆偏振光。
（2）非偏振光如果在垂直于光传播方向的平面内，沿各方向振动的光矢量都有，但平均说来，光矢量的分布各向均匀，且振幅相同，这样的光称为非偏振光，又称自然光。
可以用两个相互独立的、等振幅的、振动方向相互垂直的线偏振光来表示自然光。
（3）部分偏振光如果在垂直于光传播方向的平面内，沿各方向振动的光矢量都有，但振幅不同，即存在优势方向，这样的光称为部分偏振光。
2. 偏振光的产生（起偏）产生线偏振光的方法有三种：（1）偏振片，利用某些晶体的选择吸收性，只允许一个方向的振动通过。
（2）尼科耳棱镜，利用方解石的双折射性质制成，只允许一束偏振光（e 光）通过，而另一束偏振光（o 光）将被全部反射。
（3）介质表面的反射，当自然光以起偏振角入射时，反射光中只有振动方向垂直入射面的线偏振光。
用于产生线偏振光的元件叫起偏振器（或起偏振片），用于鉴别偏振光的元件叫检偏振器（或检偏振片），两者可通用，仅是所放的位置不同而已。
按马吕斯定律，如果线偏振光的振动面与检偏振器的偏振化方向的夹角为θ，则强度为I 0的线偏振光，通过检偏振器后的光强为θ20cos I I = （1）3. 波片，椭圆偏振光和圆偏振光如果将双折射晶体切割成光轴与其表面平行的晶片，当线偏振光垂直入射到晶片时，o 光与e 光传播方向相同，但折射率不同，传播速度也就不同，因此透过晶片后，两种光就会产生恒定的相位差：λπϕ)(2e o n n d -=∆ （2）式中，λ为该线偏振光在真空中的波长，n o 和n e 分别为o 光和e 光的折射率，d 为晶片的厚度。
偏振光的观察与研究
实验报告PB09214023葛志浩 PB09214047 卢焘 2011-11-22实验题目： 偏振光的观察与研究实验目的 : 1．观察光的偏振现象，加深偏振的基本概念。
2．了解偏振光的分类以及产生和检验方法，掌握马吕斯定律。
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： 激光器，起偏器，检偏器，硅光电池， 1/4 波片，光电流放大器，分束板。
实验原理： 一，偏振光的基本概念和分类光的偏振是指光的振动方向不变， 或光矢量末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹呈椭 圆或圆的现象。
光有五种偏振态：自然光（非偏振光） ，线偏振光，部分偏振光，圆偏振光， 椭圆偏振光 二，产生偏振光的方法：1 ，利用光在界面反射和透射时光的偏振现象。
反射光中的垂直于入射面的光振动 （称 s 分量）多于平行于入射面的光振动 （称 p 分量）； 而透射光则正好相反。
在改变入射角的时候， 出现了一个特殊的现象， 即入射角为一特定值 （称为布雷斯特角） 时，反射光成为完全线偏振光 （s 分量） 。
折射光为部分偏振光， 而且此 时的反射光线和折射光线垂直， 这种现象称之为布儒斯特定律。
该方法是可以获得线偏振光 的方法之一。
通过测量介质的布雷斯特角可以得到介质的折射率。
2 ，利用光学棱镜，如尼科尔棱镜，格兰棱镜等。
3 ，利用偏振片。
三，改变光的偏振态的元件——波晶片。
平面偏振光垂直入射晶片，如果光轴平行于晶片表面，会产生比较特殊的双折射现象， 这时非常光 e 和寻常光 o 的传播方向是一致的， 但速度不同， 因而从晶片出射时会产生相位 差。
线偏振光垂直入射 1/4 波片，其振动方向与波片光轴成角 ，则出射光的偏振态与 的 关系如下：1， 0或 时，出射光为线偏振光；22，时，出射光为圆偏振光；43， 为其它值时，出射光为椭圆偏振光。
利用偏振片可以由自然光得到线偏振光，利用 1/4 波片可以由线偏振光得到圆偏振光和椭圆偏振光。
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偏振光的观察与研究实验原理
偏振光是光学中的一个重要概念，它涉及到光的振动方向和传播方向的不对称性。
以下是偏振光的观察与研究实验原理：
1. 偏振光的定义：偏振光是指光的振动方向相对于传播方向具有不对称性。
只有横波才能产生偏振现象，而光波是一种电磁波，因此具有偏振性质。
2. 偏振光的分类：根据振动方向与传播方向的关系，偏振光可以分为自然光、线偏振光、局部偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光五种。
3. 产生偏振光的方法：
利用光的反射和折射：当光在界面上反射或折射时，光的振动方向会发生变化。
通过调整入射角，可以在特定条件下获得线偏振光。
当入射角为布雷斯特角时，反射光成为完全线偏振光。
利用光学棱镜：尼科尔棱镜和格兰棱镜等光学棱镜可以将自然光转化为线偏振光。
利用偏振片：偏振片可以由自然光得到线偏振光，通过改变偏振片的放置角度，可以得到不同偏振态的光。
4. 改变光的偏振态的元件：波晶片。
平而偏振光垂直入射晶片，如果光轴平行于晶片表而，会产生双折射现象。
利用此特性，可以通过改变波晶片的放置角度来改变出射光的偏振态。
在实验中，通常会使用各种设备来观察和研究偏振光，例如偏振分束器、检偏器等。
通过调整这些设备的参数和角度，可以观察到不同偏振态的光的特性，进一步了解光的偏振性质。
总之，偏振光的观察与研究实验主要涉及光的反射、折
射、通过光学棱镜和偏振片产生偏振光的方法，以及利用波晶片改变光的偏振态的原理。
通过这些实验，可以深入了解光的偏振性质及其在光学中的应用。