大学物理实验讲义实验06光地偏振实验
物理实验光的偏振实验报告
物理实验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 1/4 波片的作用，测量线偏振光通过 1/4 波片后的偏振态变化。
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。
根据电场矢量的振动特点，光可以分为自然光、线偏振光、部分偏振光和圆偏振光、椭圆偏振光。
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，各方向的振幅相等。
线偏振光：电场矢量在垂直于光传播方向的平面内只沿一个固定方向振动。
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，但各方向的振幅不相等。
圆偏振光和椭圆偏振光：电场矢量的端点在垂直于光传播方向的平面内的轨迹是圆或椭圆。
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。
当自然光通过偏振片时，只有与偏振片透振方向平行的光振动能够通过，从而得到线偏振光。
这个过程称为起偏。
当线偏振光通过另一个偏振片时，可以通过旋转第二个偏振片来改变通过的光强，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 为：I ＝I₀cos²θ，其中θ 为线偏振光的振动方向与检偏器透振方向之间的夹角。
4、 1/4 波片1/4 波片是一种能使线偏振光变成圆偏振光或椭圆偏振光的光学元件。
当线偏振光垂直入射到 1/4 波片上时，若线偏振光的振动方向与波片的光轴成 45°角，则出射光为圆偏振光；若线偏振光的振动方向与波片的光轴不成 45°角，则出射光为椭圆偏振光。
三、实验仪器1、半导体激光器2、起偏器和检偏器3、 1/4 波片4、光功率计四、实验步骤1、调整实验仪器打开半导体激光器，调整其位置，使激光束水平通过实验平台。
依次将起偏器、检偏器和 1/4 波片安装在光具座上，使它们的中心与激光束在同一直线上。
《光的偏振》 讲义
《光的偏振》讲义一、光的偏振现象在日常生活中，我们可能不太会留意到光的偏振现象，但它其实无处不在。
当阳光透过云层的缝隙洒下来，或者汽车前挡风玻璃反射的光线，都可能包含着偏振的信息。
光的偏振，简单来说，就是光振动方向的规律性。
普通的自然光，比如太阳光，它的振动方向是随机的，向各个方向都有。
而偏振光则具有特定的振动方向。
为了更直观地理解偏振现象，我们可以做一个简单的实验。
拿两块偏振片，让自然光先通过第一块偏振片，这时我们会发现光的强度减弱了一半。
这是因为只有与偏振片透光轴方向一致的光振动能够通过。
然后，再让通过第一块偏振片的光通过第二块偏振片，如果两块偏振片的透光轴方向平行，光能够顺利通过；如果两者的透光轴方向垂直，就几乎没有光能够通过。
二、偏振光的产生偏振光不是自然存在的，通常需要通过一些特殊的方法来产生。
一种常见的方法是反射和折射。
当自然光以一定的角度从一种介质入射到另一种介质时，反射光和折射光都会成为部分偏振光。
而且，当入射角满足特定条件时，反射光会成为完全偏振光，其振动方向垂直于入射面。
另一种产生偏振光的方法是利用偏振片。
偏振片是一种具有特殊光学性质的材料，它只允许特定方向振动的光通过。
还有双折射现象也能产生偏振光。
比如方解石等晶体，当一束光入射到晶体中时，会分解成两束折射光，这两束光就是偏振方向相互垂直的偏振光。
三、偏振光的类型偏振光主要有三种类型：线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。
线偏振光的振动方向始终保持在一个固定的方向上。
我们通过前面提到的偏振片得到的通常就是线偏振光。
圆偏振光的电场矢量端点在垂直于光传播方向的平面内描绘出一个圆。
当两个相互垂直、振幅相等、相位差为±π/2 的线偏振光叠加时，就会形成圆偏振光。
椭圆偏振光则是电场矢量端点描绘出一个椭圆。
它是两个相互垂直、振幅不相等、相位差不为±π/2 的线偏振光叠加的结果。
四、光的偏振在生活中的应用光的偏振在我们的生活中有许多重要的应用。
大学物理实验讲义实验06 光地偏振实验
实验07 光的偏振实验光波是特定频率范围内的电磁波。
在自由空间中传播的电磁波是一种横波，光波的偏振特性清楚地显示了光的横波性，是光的电磁理论的一个有力证明。
本实验研究光的一些基本的偏振特性，通过实验深入学习有关光的偏振理论。
【实验目的】1、 理解偏振光的基本概念，偏振光的起偏与检偏方法；2、 学习偏振片与波片的工作原理与使用方法。
【仪器用具】SGP-2A 型偏振光实验系统【实验原理】1、 光波偏振态的描述一般用光波的电矢量（又称光矢量）的振动状态来描述光波的偏振。
按光矢量的振动状态可把光波偏振态大体分成五种：自然光、线偏振光、部分偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。
这里重点讨论偏振光的描述。
一个单色偏振光可分解为两个偏振方向互相垂直的线偏振光的叠加，即⎩⎨⎧+==)cos(cos 21δωωt a E ta E yx （1） 式中δ为x 方向偏振分量相对于y 方向偏振分量的位相延迟量，1a 、2a 分别是两偏振分量的振幅，ω为光波的圆频率。
对于单色光，参数1a 、2a 、δ就完全确定了光波的偏振状态。
以下讨论中，取021>a a 、，πδπ≤<-。
当πδ，0=时，式（1）描述的是一个线偏振光，偏振方向与x 轴的夹角)cos arctan(12δαa a =称为线偏振光的方位角（如图1所示）。
图 1 线偏振光 图 2 圆偏振光当2/2/ππδ-=，且21a a =时，式（1）描述的是一个圆偏振光，其特点是光矢量为角速度ω旋转，光矢量的端点的轨迹为一圆。
δ的正负决定了光矢量的旋向，2/πδ=时为右旋圆偏振光，2/πδ-=时为左旋圆偏振光（迎着光的方向观察，如图2所示）。
除了上述特殊情况，式（1）表示的是椭圆偏振光（如图3所示）。
偏振的一个重要应用是研究光波通过某个光学系统后偏振状态的变化来了解此系统的一些性质。
2、 偏振片和马吕斯定律偏振片有一个透射轴（即偏振化方向）和一个与之垂直的消光轴，对于理想的偏振片，只有光矢量振动方向与透射轴方向平行的光波分量才能通过偏振片。
光的偏振物理实验报告
光的偏振物理实验报告一、实验目的1、观察光的偏振现象，加深对光的偏振基本概念的理解。
2、学习使用偏振片来产生和检验偏振光。
3、测量布儒斯特角，并验证布儒斯特定律。
二、实验原理1、光的偏振态光是一种电磁波，其电场和磁场的振动方向垂直于光的传播方向。
一般情况下，光的振动方向是随机的，这种光称为自然光。
如果光的振动方向在某个特定方向上具有优势，这种光称为部分偏振光。
当光的振动方向完全固定在一个方向上时，称为完全偏振光，又分为线偏振光和圆偏振光。
2、偏振片偏振片是一种只允许特定方向振动的光通过的光学元件。
其工作原理是基于晶体的二向色性，即某些晶体对不同方向振动的光吸收程度不同。
3、布儒斯特定律当自然光在两种介质的分界面上发生反射和折射时，反射光和折射光都成为部分偏振光。
当入射角等于某一特定角度时，反射光成为完全偏振光，其振动方向垂直于入射面，这个角度称为布儒斯特角，满足以下定律：＼＼tan ＼theta_B ＝＼frac{n_2}｛n_1}＼其中，＼（＼theta_B\）为布儒斯特角，＼（n_1\）和\（n_2\）分别为两种介质的折射率。
三、实验仪器1、光源（钠光灯）2、起偏器（偏振片）3、检偏器（偏振片）4、玻璃堆5、光具座6、白屏四、实验内容与步骤1、观察光的偏振现象（1）打开钠光灯，让光线通过起偏器，旋转起偏器，观察白屏上光强的变化。
（2）在起偏器后加上检偏器，旋转检偏器，观察光强的变化，并记录消光位置。
2、验证马吕斯定律（1）将起偏器和检偏器的偏振化方向调到夹角为\（0^｛＼circ}＼），记录此时的光强\（I_0\）。
（2）逐渐增大两偏振片的夹角\（＼theta\），每隔\（10^｛＼circ}＼）记录一次光强\（I\）。
（3）根据马吕斯定律\（I ＝ I_0 ＼cos^2 ＼theta\），绘制\（I ＼cos^2 ＼theta\）关系曲线。
3、测量布儒斯特角（1）将玻璃堆放在光具座上，让钠光灯的光线以一定角度入射到玻璃堆上。
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。
光的偏振实验的实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 观察光的偏振现象，加深对光波偏振特性的理解。
2. 学习直线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的产生与检验方法。
3. 掌握利用偏振光进行相关物理量测量的原理与技巧。
二、实验原理1. 光的偏振现象：光波是横波，其电矢量振动方向与传播方向垂直。
自然光在传播过程中，电矢量振动方向在垂直于传播方向的平面内取所有可能的方向，称为非偏振光。
而偏振光是指电矢量振动方向局限在某一确定平面内的光波。
2. 偏振光的产生：自然光通过起偏器（如偏振片）后，只有某一方向的振动成分能够通过，从而产生偏振光。
3. 偏振光的检验：利用检偏器（如偏振片）可以检验光的偏振状态。
当偏振光通过检偏器时，若电矢量振动方向与检偏器光轴平行，则光强不变；若电矢量振动方向与检偏器光轴垂直，则光强为零。
4. 偏振光的分解：利用波片可以将偏振光分解为两个正交的偏振光。
其中，1/4波片可以将线偏振光分解为圆偏振光和椭圆偏振光。
三、实验仪器1. 激光器：产生单色光。
2. 偏振片：产生和检验偏振光。
3. 波片：分解偏振光。
4. 光具座：固定实验器材。
5. 照度计：测量光强。
6. 支架：固定实验器材。
四、实验步骤1. 将激光器发出的光通过偏振片，得到线偏振光。
2. 将线偏振光通过1/4波片，得到圆偏振光和椭圆偏振光。
3. 利用偏振片和检偏器检验圆偏振光和椭圆偏振光的偏振状态。
4. 通过改变偏振片和检偏器的相对位置，观察光强变化，验证马吕斯定律。
5. 测量圆偏振光和椭圆偏振光的光强，分析其偏振特性。
五、实验数据及处理1. 观察到线偏振光通过偏振片后，光强减弱；圆偏振光和椭圆偏振光通过检偏器时，光强有规律地变化。
2. 当偏振片和检偏器的光轴平行时，光强最大；当偏振片和检偏器的光轴垂直时，光强为零。
验证了马吕斯定律。
3. 测量得到圆偏振光和椭圆偏振光的光强，分析其偏振特性。
六、实验结果与分析1. 通过实验，观察到光的偏振现象，加深了对光波偏振特性的理解。
大物实验4--——偏振光实验(六)
偏振光实验（六）实验目的1、观察光的偏振现象，加深偏振的基本概念；2、验证马吕斯定律；3、观察光以布韦斯特角度入射的偏振现象；4、观察波片现象，加深拨片的基本概念。
实验原理1、光的偏振性光是一种电磁波，由于电磁波对物质的作用主要是电场，故在光学中把电场强度E 称为光矢量。
在垂直于光波传播方向的平面内，光矢量可能有不同的振动方向，通常把光矢量保持一定振动方向上的状态称为偏振态。
如果光在传播过程中，若光矢量保持在固定平面上振动，这种振动状态称为平面振动态，此平面就称为振动面（见图１）。
此时光矢量在垂直与传播方向平面上的投影为一条直线，故又称为线偏振态。
若光矢量绕着传播方向旋转，其端点描绘的轨道为一个圆，这种偏振态称为圆偏振态。
如光矢量端点旋转的轨迹为一椭圆，就成为椭圆偏振态（见图2）。
2、偏振片虽然普通光源发出自然光，但在自然界中存在着各种偏振光，目前广泛使用的偏振光的器件是人造偏振片，它利用二向色性获得偏振光（有些各向同性介 质，在某种作用下会呈现各向异性，能强烈吸收入射光矢量在某方向上的分量， 而通过其垂直分量，从而使入射的自然光变为偏振光介质的这种性质称为二向色 性。
）。
偏振器件即可以用来使自然光变为平面偏振光——起偏，也可以用来鉴别线偏振光、自然光和部分偏振光——检偏。
用作起偏的偏振片叫做起偏器，用 作检偏的偏振器件叫做检偏器。
实际上，起偏器和检偏器是通用的。
3、布儒斯特角当光从折射率为n 1的介质（例如空气）入射到折射率为n 2的介质（例如玻璃）交界面，而入射角又满足12B a r c t a n n n =θ 时，反射光即成完全偏振光，其振动面垂直于入射面。
i B 称布儒斯特角，上式即布儒斯特定律。
显然，θB 角的大小因相关物质折射率大小而异。
若n 1表示的是空气折射率，（数值近似等于1）上式可写成2B a r c t a n n =θBθn 2n 1反射光入射光图 3-1 4、马吕斯定律如果光源中的任一波列（用振动平面E 表示）投射在起偏器P 上（如下图），只有相当于它的成份之一的E y （平行于光轴方向的矢量）能够通过，另一成份E x （=E cos θ）则被吸收。
偏振光原理实验实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 深入理解光的偏振现象，巩固相关理论知识。
2. 掌握直线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的产生方法。
3. 学会使用偏振片、波片等实验仪器，进行光的偏振状态分析。
二、实验原理1. 偏振光的产生：自然光经过起偏器后，其振动方向变得有规律，成为偏振光。
2. 偏振光的检验：通过观察光的偏振现象，判断光的偏振状态。
3. 偏振光的分解：利用波片可以将偏振光分解为两个相互垂直的偏振光。
三、实验仪器1. 激光器：提供稳定的单色光。
2. 偏振片：用于产生和检验偏振光。
3. 波片：用于分解偏振光。
4. 光具座：用于固定实验仪器。
5. 光屏：用于观察光斑。
6. 秒表：用于测量时间。
四、实验步骤1. 将激光器发出的光束调整至水平传播。
2. 将偏振片固定在光具座上，使光束通过偏振片。
3. 观察光屏上的光斑，记录光斑形状和亮度。
4. 将波片固定在光具座上，使光束通过波片。
5. 调整波片的角度，观察光屏上的光斑变化，记录光斑形状和亮度。
6. 重复步骤4和5，分别使用两个偏振片和两个波片进行实验。
五、实验数据及处理1. 观察到，当光束通过偏振片后，光屏上的光斑形状变为明暗相间的条纹，说明光束被分解为两个相互垂直的偏振光。
2. 调整波片角度，当波片的光轴与偏振片的光轴平行时，光屏上的光斑最亮；当波片的光轴与偏振片的光轴垂直时，光屏上的光斑最暗。
3. 通过实验，验证了直线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的产生方法。
六、实验结果与分析1. 通过实验，我们深入理解了光的偏振现象，掌握了直线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的产生方法。
2. 实验过程中，我们发现波片的光轴与偏振片的光轴平行时，光屏上的光斑最亮；当波片的光轴与偏振片的光轴垂直时，光屏上的光斑最暗。
这验证了偏振光的分解原理。
3. 实验过程中，我们使用偏振片和波片等实验仪器，成功进行了光的偏振状态分析。
七、实验总结本次实验通过观察光的偏振现象，加深了对光的偏振理论知识的理解。
光的偏振实验报告
光的偏振实验报告光的偏振实验报告引言：光是一种电磁波，具有波动性和粒子性。
而光的偏振是指光波振动方向的特性。
在光的偏振实验中，我们通过使用偏振片和光源，探究了光的偏振现象和其在实际应用中的重要性。
本报告将详细介绍我们的实验步骤、结果和分析，以及对光的偏振的深入理解。
实验步骤：1. 准备工作：我们首先准备了实验所需的器材，包括偏振片、光源、光屏等。
确保器材无损坏并处于正常工作状态。
2. 实验设置：将光源放置在适当的位置，并确保光线能够直接照射到光屏上。
同时，在光源前方放置一个偏振片，作为起始偏振方向。
3. 观察光的偏振：我们通过旋转偏振片的方向，观察光线在不同偏振角度下的变化。
记录下每个角度下的观察结果。
4. 分析数据：根据观察结果，我们可以得出光在不同偏振角度下的偏振状态，并进一步分析其特点和规律。
实验结果与分析：通过实验观察，我们发现光在通过偏振片后会发生偏振现象。
在起始偏振方向与偏振片方向平行时，光线完全通过，亮度最大；而当两者垂直时，光线完全被阻挡，亮度最小。
在两者之间的角度下，光线的亮度逐渐减小。
这表明光的偏振状态与偏振片的方向密切相关。
进一步分析发现，光的偏振可以分为线偏振和圆偏振两种类型。
线偏振光在通过偏振片后仍然保持着一个特定方向的偏振状态，而圆偏振光则是在通过偏振片后，光的振动方向按照圆周轨迹旋转的。
这种偏振状态的变化与光的波动性质有关。
在实际应用中，光的偏振具有重要的意义。
例如，在光学仪器中，通过使用偏振片可以控制光的偏振状态，从而实现光的选择性传输和过滤。
在液晶显示器中，通过控制光的偏振状态，可以实现屏幕的亮度调节和图像显示。
此外，在光学通信中，光的偏振也被广泛应用于光纤传输和信号调制等方面。
结论：通过本次实验，我们深入了解了光的偏振现象及其在实际应用中的重要性。
我们通过观察和分析，得出了光在不同偏振角度下的偏振状态，并进一步了解了线偏振和圆偏振光的特点。
光的偏振不仅是一种光学现象，更是在光学领域中应用广泛的重要概念。
大学光的偏振实验报告
大学光的偏振实验报告
实验名称：大学光的偏振实验报告
实验目的：通过本次实验掌握光的偏振和偏振光的特性。
实验器材：光路板、偏振片、波片、线偏振光源、测量仪器等。
实验原理：
光的偏振：指在振动方向固定的光波中，只有某一方向的光波
通过出射的现象。
根据偏振轴的不同，光分为线偏振光、圆偏振
光和椭圆偏振光等三种状态。
偏振片：是使光只沿特定偏振轴传播的过滤器，它的作用是能
够减弱或消除非特定偏振方向的光，并使光偏振。
波片：是指在不同介质之间传播时的光波小振幅旋转一个或者
一些特定的角度，将偏振椭圆的主轴转动一定角度，改变波的光
学特性。
实验步骤：
1. 点亮线偏振光源，使光直线偏振，并调整偏振片角度，使通过偏振片的光亮度最小。
2. 在这个基础上再旋转样品台，记录在每个角度下检测器的输出值。
3. 将波片插入样品台，使波片快轴与样品台轴向垂直，旋转波片平台记录输出强度和旋转角度。
实验结果：
通过实验数据，我们可以得出样品中水平方向光的偏振角度为35°，竖直方向光的偏振角度为55°，因此可以得到样品的偏振方向为35°和125°。
结论：
本次实验通过光的偏振和偏振光的特性，对光的偏振进行了深入的探究。
实验结果表明，可以有效地利用偏振片和波片对光的偏振进行控制和调整，从而达到所需的偏振效果。
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光波是特定频率范围内的电磁波。在自由空间中传播的电磁波是一种横波，光波的偏振
特性清楚地显示了光的横波性，是光的电磁理论的一个有力证明。本实验研究光的一些基本
的偏振特性，通过实验深入学习有关光的偏振理论。
【实验目的】
1、理解偏振光的基本概念，偏振光的起偏与检偏方法；
2、学习偏振片与波片的工作原理与使用方法。
a
1
cos)
称为线偏振光的方位角（如图1所示）。
EEy
y
a
2
a
2
a
1
OO
aE
1x
E
x
0
E
y
E
y
O
E
x
O
E
x
/2/2
图1线偏振光图2圆偏振光
E
y
当/2，/2且
a1a时，式（1）描述的
2
是一个圆偏振光，其特点是光矢量为角速度旋转，光
a
2
矢量的端点的轨迹为一圆。的正负决定了光矢量的旋
向，/2时为右旋圆偏振光，/2时为左旋
P
2
发生，因而这也就成为识别入射光是线偏振光的依据。
在这个方案中，我们把产生线偏振光的偏振片P1称为
E
1
E
2
起偏器，用以分析光的偏振片P2称为检偏器。
以E1表示线偏振光的光矢量的振幅，当入射的线
偏振光的光矢量振动方向与检偏器的偏振化方向成
角时（图5），透过检偏器的光矢量振幅E2只是E1在
图5马吕斯定律
以在所有汽车的车窗玻璃和车灯前装上与水平方向成45°角，而且向同一方向倾斜的偏振
片。这样，相向行驶的汽车可以都不必熄灯，各自前方的道路仍然照亮，同时也不会被对方
车灯晃眼。
偏振片也可用于制成太阳镜和照相机的滤光镜。有的太阳镜，特别是观看立体电影的眼
镜的左右两个镜片就是用偏振片做的，它们的偏振化方向互相垂直。
I介于0和I1之间。
2
我们可以根据偏振光透过检偏器后透射光的光强变化情况区分偏振光的偏振状态：旋转
检偏器一周，如果出现透射光两次光强最强、两次消光现象的，其入射光为线偏振光；如果
出现两次光强最强、两次光强最弱但不消光的，其入射光为椭圆偏振光；如果每个方向光强
都不变的，则为圆偏振光。
偏振片的应用很广。如汽车夜间行车时为了避免对方汽车灯光晃眼以保证安全行车，可
表示。当自然光垂直入射P1后产生线偏振光。又由于自然光中光矢量对称均匀，所以将P1
绕光的传播方向慢慢转动时，透过P1的光强不随P1的转动而变化，但它只有入射光强的
一半。再使透过P1形成的线偏振光入射于偏振片P2，这时如果将P2绕光的传播方向慢慢
转动，则因为只有平行于P2透射轴方向的光振动才允许通过，透过P2的光强将随P2的转
于波片的表面。当平行单色光垂直入射波片时，在波片分解的o光和e光同方向传播且垂直
于波片表面，而且光矢量的振动方向互相垂直，o光光矢量垂直于光轴，e光光矢量平行于
光轴，但是传播速度不相同，即折射率不相同；如果波片厚度为d，从波片出射时就会产生
相位差
2
(none)d
（3）
式中λ为光波在真空中的波长，n0、ne代表o光、e光在波片的折射率。在设计波片时，
（SZ-47）、偏振片波片架（SZ-51，X轴旋转架）3个、滑动座4套，以上部件见图11。图
上没标的其它部件有小白屏、黑玻璃镜、偏振片2片、半波片、1/4波片。
【实验内容与要求】
1、仪器检查（见表2，请打勾，如缺零件请向指导教师报告情况，实验完成恢复原位）
表2仪器清单
名称规格数量检查情况
导轨和机座l= 1m1套
2
根据折射定律，有
n1sinibn2sinrn2cosi，即
b
tan
n
2
ib（6）
n
1
式（6）称为布儒斯特角，是为了纪念在1812年从实验上确定这一定律的布儒斯特而命名的。
【仪器介绍】
SGP-2A型偏振光实验系统
光电探头测角台偏振片波片架
光电
氦氖激光器流放
大器
滑动座
导轨和机座
图11偏振光实验系统
主要部件：导轨和和机座、氦氖激光器和激光器架、光电探头和光电流放大器、光学测角台
动而变化。当P2的偏振化方向平行于入射光的光矢量方向，即P1和P2的偏振化方向平行
时，透过它的光强最强。当P2的偏振化方向垂直于入射光的光矢量方向，即P1和P2的偏
振化方向垂直时，透过它的光强为零，称为消光。将
P2旋转一周时，透射光光强出现两次最强，两次消光。
P
1
这种情况只有在入射到P2上的光是线偏振光时才会
圆偏振光（迎着光的方向观察，如图2所示）。
O
a
1
E
x
除了上述特殊情况，式（1）表示的是椭圆偏振光
（如图3所示）。
偏振的一个重要应用是研究光波通过某个光学系
统后偏振状态的变化来了解此系统的一些性质。
图3椭圆偏振光
2、偏振片和马吕斯定律
偏振片有一个透射轴（即偏振化方向）和一个与之垂直的消光轴，对于理想的偏振片，
【仪器用具】
SGP-2A型偏振光实验系统
【实验原理】
1、光波偏振态的描述
一般用光波的电矢量（又称光矢量）的振动状态来描述光波的偏振。按光矢量的振动状
态可把光波偏振态大体分成五种：自然光、线偏振光、部分偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。
这里重点讨论偏振光的描述。
一个单色偏振光可分解为两个偏振方向互相垂直的线偏振光的叠加，即
偏振化方向的投影，即cos
E2E。由于光强和光
1
振动振幅的平方成正比，若以I1表示入射线偏振光的光强，则透过检偏器后的光强I2为
2
I2Icos（2）
1
这一公式称为马吕斯定律。由此式可见，当0，时，
I2I，光强最大；当
1
/2，3/2时，I20，没有光从检偏器射出，这就是两个消光位置。但为其它角度
时，光强
3、波片和双折射
当一束自然光穿过各向异性的晶体（如方解石晶体）时分成两束线偏振光的现象称为双
折射现象，见图6。其中的一条折射光服从折射定律，沿各方向的光的传播速度相同，各向
折射率no相同，且在入射面内传播，这一条光称为寻常光，简称o光。另一条折射光不服
从折射定律，沿各方向的光的传播速度不相同，各向折射率
观察消光的次数并解释这现象。
自然光在两种各向同性的电介质的分界面上反射和折射时，不仅光的传播方向要改变，
而且偏振状态也要发生变化。一般情况下，反射光和折射光都是部分偏振光。反射光中振动
方向垂直入射面得成分比平行于入射面的成分占优势；折射光中振动方向平行于入射面的成
分比垂直于入射面的成分占优势，见图9。
i
n
1
i
b
i
b
n
1
n
2
n
2
n不相同，并且不一定在入射
e
面内传播，这一条光称为非常光，简称e光。一般情况o光和e光的传播方向不一样，光矢
量振动方向不互相垂直。在双折射晶体内存在一个固定的方向，在该方向上o光、e光的传
播速度相同，折射率相同，两光线重合，这个方向称为晶体的光轴。利用晶体的双折射现象
可以把晶体设计成一种特殊的元件--波片来产生偏振光。注意的是在设计波片时光轴是平行
a
o
光轴
线偏振光，(,]。
22
a
e
x
e光
图8波片的特性
表1三种波片的偏振状态
波片种类其它角度
||0,/2||/4
1/4波片线偏振状态保持不变圆偏振光椭圆偏振光
1/2波片线偏振状态保持不变线偏振光，但透射光振动方向与入射光关于
光轴对称，相对于入射光转过2角
全波片线偏振状态保持不变
4、反射起偏振和布儒斯特角
而溢出。
（2）将已装有另1片偏振片的SZ-51型偏振片波片架P2和小白屏安装在机座导轨的滑动
座上，顺序见图12，调等高共轴。旋转检偏器P2一周，通过小白屏观察透射光的光
强变化现象，请试描述该现象。
PP2
1
白屏
光电探头
氦氖激光器
图12起偏与检偏
（3）验证马吕斯定律：拿掉小白屏，通过连接光电流放大器的光电探头测量透射光强。
y方向。入射的线偏振光可沿x和y方向分解为e光和o光，它们同频同相，可表示为：
E
e
E
o
a
e
a
o
cos
cos
t
t
（4）
经过波片后，两分量变成
/
E
e
/
E
o
a
e
a
o
s
cos(
t
t)
（5）
式中ttndc
e/。由式（5）可以看出经过线偏振光经过波
y
o光
片后出来的光一般是椭圆偏振光。具体情况见表1，入射光为
氦氖激光器约1.5mW1套
激光器架1个
光学测角台SZ-471套
名称规格数量检查情况
黑玻璃镜50×27 mm1块
小白屏70×501个
偏振片波片架SZ-513个
滑动座含横向调节座2个4套
偏振片2片
半波片λ＝632.8nm1片
1/4波片λ=632.8nm1片
光电探头1个
光电流放大器AP-1型1台
元件盒装有黑玻璃镜、半波片、1/4波片
r
0
图9自然光反射和折射后产生部分偏振光图10布儒斯特角
理论和实验都证明，反射光的偏振化程度和入射角有关。当入射角等于某一特定值
i时，
b
反射光是光振动垂直于入射面的线偏振光（图10）。这个特定的入射角ib称为起偏振角，或