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验证马吕斯定律实验报告

马吕斯定律：

马吕斯指出：强度为I(Ο)的线偏振光，透过检偏片后，透射光的强度（不考虑吸收）为I=I(Ο)cos2θ。(θ是入射线偏振光的光振动方向和偏振片偏振化方向之间的夹角。)

马吕斯定律指出，光线束在各向同性的均匀介质中传播时，始终保持着与波面的正交性，并且入射波面与出射波面对应点之间的光程均为定值。

原理

按电磁波理论，光是横波，它的振动方向和光的传播方向垂直。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。

由起偏器产生的偏振光在通过检偏器之后，如图，OM表示起偏器的偏振化方向，ON表示检偏器的偏振化方向，它们的夹角为α。自然光透过起偏器后成为沿OM方向的线偏振光，设其振幅为E0，而检偏器只允许它沿ON方向的分量通过，所以从检偏器透出的光的振幅为

E=E0cosα

由此可知，若入射检偏器的光强为I0，则检偏器射出的光强与原光强及偏振器角度存在一定关系。

公式

1808年，马吕斯经实验指出,强度为Io的线偏振光,透过检偏片后,透射光的强度(不考虑吸收)为：

I=Io(cos α)^2

其中, α是入射线偏振光的光振动方向和偏振片偏振化方向之间的夹角。

一束光强为Io的线偏振光，透过检偏器以后，透射光的光强为I=Io(cos α)^ 2 。式中α是线偏振光的光振动方向与检偏器透振方向间的夹角，该式称为马吕斯定律。

在光路中放入偏振片P1 作为起偏器，获得振动方向与P1透振方向一致的线偏振光,线偏振光的强度为入射自然光强度的一半。

在光路中放入偏振片P2 ，作为检偏器，其透振方向P2与P1 夹角为，透过P2的光振幅：E=Eo(cos α),光强：I=Io(cos α)^2 , 这就是马吕斯定律。

当α=0°或180°时，I=Io ，透射光最强。当α=90°或270°时，I=0，透射光强为零。当为其它值时，光强介于0 和Io之间。

简单原理：两偏振片的透振方向之间夹角为α，透过起偏器的偏振光振幅为Ao，则透过检偏器的振幅为A，则A=Aocosα因为探测器检测到的是光强，光强为I=A^2

可得I=(Aocos α)^2=Io(cos α)^2

马吕斯定律实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除马吕斯定律实验报告篇一：偏振光实验报告实验报告姓名：高阳班级：F0703028学号：5070309013同组姓名：王雪峰实验日期：20XX-3-3 指导老师：助教10 实验成绩：批阅日期：偏振光学实验【实验目的】 1.观察光的偏振现象,验证马吕斯定律 2.了解1/2波片,1/4波片的作用 3.掌握椭圆偏振光,圆偏振光的产生与检测. 【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.马吕斯定律设两偏振片的透振方向之间的夹角为α，透过起偏器的线偏振光振幅为A0，

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与衍射实验证明了光的波动性质。本实验将进一步说明光就是横波而不就是纵波,即其E与H的振动方向就是垂直于光的传播方向的。光的偏振性证明了光就是横波,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与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.了解偏振光的产生与检验方法。 3.观测布儒斯特角及测定玻璃折射率。 4.观测椭圆偏振光与圆偏振光。【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,光波就就是电磁波,它的电矢量E与磁矢量H相互垂直。两者均垂直于光的传播方向。从视觉与感光材料的特性上瞧,引起视觉与化学反应的就是光的电矢量,通常用电矢量E代表光的振动方向,并将电矢量E与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)。光源发射的光就是由大量原子或分子辐射构成的。由于热运动与辐射的随机性,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就是相同的。一般说,在10－6s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她方向,即在较长时间内电矢量在某一方向较强,这就就是如图2(c)所示的所谓部分偏振光。还有一些光,其振动面的取向与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。通常自然光在两种媒质的界面上反射与折射时,反射光与折射光都将成为部分偏振光。并且当入射角增大到某一特定值时,镜面反射光成为完全偏振光,其振动面垂直于入射面,如图3所示,这时入射角称为布儒斯特角,也称为起偏角。

偏振光实验数据处理分析

偏振光实验数据处理分析 ——关于验证马吕斯定律的数据处理方法一、马吕斯定律： 1．一束光强度为的线偏振光，透过检偏器以后，透射光的光强度为α20cos I I = （1）其中是线偏振光的光振动方向与检偏器透振方向间的夹角，该式称为马吕斯定律。 2．在光路中放入偏振片作为起偏器，获得振动方向与透振方向一致的线偏振光，线偏振光的强度为入射自然光强度的。马吕斯定律光路图 3．在光路中放入偏振片，作为检偏器，其透振方向与的夹角为，透过的光振幅为 αcos A A 2 20 2 = （2）式中为透过的线偏振光的振幅。因为，所以，光强度为α20cos I I = 这就是马吕斯定律，马吕斯定律说明了入射到偏振片上的线偏振光，其透射光强度的变化规律。二、简单实验过程以He-Ne 激光作光源，用偏振片起偏和检偏，光电池接收，用电检流计量度光强的大小。实验从两偏振片方向（或称光轴）平行或垂直开始，记录光电流。测量时每转15记录一个数据，转180，取12个位置读数。 2 P 1 P

三、数据处理以角度为横坐标，光电流为纵坐标画图，并与余弦函数的平方值随着角度的变化关系比较表1 将表1中角度θ和电流i 的数据输入，并通过工作表计算出2cosθ的值。打开Origin 数据处理软件，将含有原始数据的excel 工作表在Origin 数据处理软件中打开。当图形窗口为当前窗口时，可以采用从菜单进行电流i 和cos 2θ的直线拟合，其拟合的函数为 Y=A+BX i 采用最小二乘法估计方程参数： B X -Y A = ∑ ∑ = N i 2 i N i i i X -X Y -Y X -X B ）（））（（对马吕斯定律的验证一般采用的方法是由实验得到的角度θ和电流i 的数据，进而用作图法得出cos 2θ和I 成正比的线性关系，如果cos 2θ与电流i 的线性关系良好，则说明马吕斯定律得以验证。然而学生用作图法验证马吕斯实验时，是用目测测试点分布而画出cos 2θ和电流i 之间的直线图，目测时测试点呈直线与否的界限难以确定，手工作图过程中也必然引入误差，以至于使实验中真正导致误差较大的原因容易被掩盖。同时，这种处理方法也使实验中产生的有规律性的误差被忽略，其结果往往达不到定量验证的目的。用Origin 数据分析软件依据最小二乘法原理进行实验数据处理，可由相关系数R 定量表示测试点的线性程度，达到定量验证物理规律的目的。由回归标准差SD 可得到实验误差。

实验报告-偏振光学实验

实验报告姓名：班级：学号：实验成绩：同组姓名：实验日期：2008-3-3 指导老师：助教10 批阅日期：偏振光学实验【实验目的】 1.观察光的偏振现象,验证马吕斯定律 2.了解1/2波片,1/4波片的作用 3.掌握椭圆偏振光,圆偏振光的产生与检测. 【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.马吕斯定律设两偏振片的透振方向之间的夹角为α，透过起偏器的线偏振光振幅为，则透过检偏器的线偏振光的振幅为A，A=ɑ，强度I=，I=ɑ= Ｉɑ=ɑ式中为进入检偏器前（检偏器无吸收时）线偏振光的强度。这就是１８０９年马吕斯在实验中发现的，所以称马吕斯定律。显然，以光线传播方向为轴，转动检偏器时，透射光强度Ｉ将发生周期变化。

偏振光实验报告

实验题目：偏振光的研究实验者：PB08210426 李亚韬实验目的：掌握分光计的工作原理，熟悉偏振光的原理和性质。验证马吕斯定律，并根据布儒斯特定律测定介质的折射率。实验原理：为了研究光的偏振态和利用光的偏振特性进行各种分析和测量工作，需要各种偏振元件：产生偏振光的元件、改变光的偏振态的元件等，下面分类介绍。 1 产生偏振光的元件在激光器发明之前，一般的自然光源产生的光都是非偏振光，因此要产生偏振光都要使用产生偏振光的元件。根据这些元件在实验中的作用，分为起偏器和检偏器。起偏器是将自然光变成线偏振光的元件，检偏器是用于鉴别光的偏振态的元件。在激光器谐振腔中可以利用布儒斯特角使输出的激光束是线偏振光。将自然光变成偏振光的方法有很多，一个方法是利用光在界面反射和透射时光的偏振现象。我们的先人在很早就已经对水平面的反射光有所研究，但定量的研究最早在1815年由布儒斯特完成。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，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。如图1所示。因为此时 20π γ= +i ，γsin sin 201n i n =， 12 0000sin cos sin n n sin i i i tgi === γ，若n 1=1（为空气的折射率），则 2tgi n = （1） 0i 叫做布儒斯特角，所以通过测量布儒斯特角的大小可以测量介质的折射率。由以上介绍可以知道利用反射可以产生偏振光，同样利用透射（多次透射）也可以产生偏振光（玻璃堆）。第二种是光学棱镜，如尼科耳棱镜、格兰棱镜等，它是利用晶体的双折射的原理制成的。在晶体中存在一个特殊的方向（光轴方向），当光束沿着这个方向传播时，光束不分裂，光束偏离这个方向传播时，光束将分裂为两束，其中一束光遵守折射定律叫做寻常光（o 光），另一束光一般不遵守折射定律叫做非寻常光（e 光）。o 光和e 光都是线偏振光（也叫完全偏振光），两者的光矢量的振动方向（在一般使用状态下）互相垂直。改变射向晶体的入射光线的方向可以找到光轴方向，沿着这个方向，o 光和e 光的传播速度相等，折射率相同。晶体可以有一个光轴，叫做单轴晶体，如方解石、石英，也可以有两个光轴，叫双轴晶体，如云母、硫磺等。包含光轴和任一光线的平面叫对应于该光线的主平面，o 光电矢量的振动方向垂直于o 光主平面，e 光电矢量的振动方向平行于e 光主平面。格兰棱镜由两块方解石直角棱镜构成，两棱镜间有空气间隙，方解石的光轴平行于棱镜的棱。自然光垂直于界面射入棱镜后分为o 光和e 光，o 光在空气隙上全反射，只有e 光透过棱镜射出。

偏振光实验报告

实验报告学生姓名：学号：指导教师：实验地点：实验时间：一、实验室名称：偏振光实验室二、实验项目名称：偏振光实验三、实验学时：四、实验原理：光波的振动方向与光波的传播方向垂直。自然光的振动在垂直与其传播方向的平面内，取所有可能的方向；某一方向振动占优势的光叫部分偏振光；只在某一个固定方向振动的光线叫线偏振光或平面偏振光。将非偏振光（如自然光）变成线偏振光的方法称为起偏，用以起偏的装置或元件叫起偏器。（一）线偏振光的产生 1．非金属表面的反射和折射光线斜射向非金属的光滑平面（如水、木头、玻璃等）时，反射光和折射光都会产生偏振现象，偏振的程度取决于光的入射角及反射物质的性质。当入射角是某一数值而反射光为线偏振光时，该入射角叫起偏角。起偏角的数值α与反射物质的折射率n 的关系是： n =αtan （1）称为布如斯特定律，如图1所示。根据此式，可以简单地利用玻璃起偏，也可以用于测定物质的折射率。从空气入射到介质，一般起偏角在53度到58度之间。非金属表面发射的线偏振光的振动方向总是垂直于入射面的；透射光是部分偏振光；使用多层玻璃组合成的玻璃堆，能得到很好的透射线偏振光，振动方向平行于入射面的。图 1 图 2 2．偏振片分子型号的偏振片是利用聚乙烯醇塑胶膜制成，它具有梳状长链形结构的分子，这些分子平行地排列在同一方向上。这种胶膜只允许垂直于分子排列方向的光振动通过，因而产生

线偏振光，如图2所示。分子型偏振片的有效起偏范围几乎可达到180度，用它可得到较宽的偏振光束，是常用的起偏元件。图 3 鉴别光的偏振状态叫检偏，用作检偏的仪器叫或元件叫检偏器。偏振片也可作检偏器使用。自然光、部分偏振光和线偏振光通过偏振片时，在垂直光线传播方向的平面内旋转偏振片时，可观察到不同的现象，如图3所示，图中(α)表示旋转P ，光强不变，为自然光；（b ）表示旋转P ，无全暗位置，但光强变化，为部分偏振光；（c ）表示旋转P ，可找到全暗位置，为线偏振光。（二）圆偏振光和椭圆偏振光的产生线偏振光垂直入射晶片，如果光轴平行于晶片的表面，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 d n n e )(200 -= λπ δ （2）式中0λ表示单色光在真空中的波长，o n 和e n 分别为晶体中o 光和e 光的折射率，d 为晶片厚度。 1．如果晶片的厚度使产生的相位差1 (21)2 k δπ=+，k =0，1，2，…，这样的晶片称为1/4波片，其最小厚度为0 min 4() o e d n n λ= -。线偏振光通过1/4波片后，透射光一般是椭圆偏振光；当α=π/4时，则为圆偏振光；当0=α或π/2时，椭圆偏振光退化为线偏振光。由此可知，1/4波片可将线偏振光变成椭圆偏振光或圆偏振光；反之，它也可将椭圆偏振光或圆偏振光变成线偏振光。 2．如果晶片的厚度使产生的相差πδ)12(+=k ，k =0，1，2，…，这样的晶片称为半波片，其最小厚度为0 min 2() o e d n n λ= -。如果入射线偏振光的振动面与半波片光轴的交角为 α，则通过半波片后的光仍为线偏振光，但其振动面相对于入射光的振动面转过α2角。 3．如果晶片的厚度使产生的相差2k δπ=，k =1，2，3，…，这样的晶片称为全波片，其最小厚度为0 min o e d n n λ= -。从该波片透射的光为线偏振光。

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 2 A 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：M N 图3 分振动面干涉装置 I 0 波片偏振片偏振片单色自然光

偏振光实验验证马吕斯定律

偏振光实验——验证马吕斯定律【原理】光是电磁波，而且是一种横波。光的电矢量在垂直于传播方向的平面内可以任意取向，若对于传播方向不对称而偏于某个方向称为偏振。光矢量振动方同与传播方向组成振动面，限于某个固定振动方向的称线偏振光，或从振动面来看，也称为平面偏振光。此外，还有一种偏振光，它的光矢量末端在垂直于传播方向的平面上随时间变化的轨迹呈椭圆或圆，故称之为椭圆偏振光或圆偏振光。本实验主要观察线偏振光（平面偏振光）。偏振器一般指线偏振器，它只允许电矢量沿某一特定方向的线偏振光通过。普通光源发出的为自然光，经过偏振器后成为线偏振光，这样的偏振器称起振器。当偏振器用来检验一个光是否偏振光时，则称为检偏器。用二色性物质制作的偏振片允许特定方向的光振动通过（这一特定方向称该偏振片的透光轴），而吸收与透光轴方向垂直的光振动。对于理想起偏器，自然光透过它之后应变成完全线偏振光。当线偏振光再次透过作为理想检偏器的同样的偏振片时，如果检偏器与起偏器透光轴互相平行，则透过的偏振光光强不变。而当二透光轴相互垂直时，透射光完全不能通过，光强为零。一般情况下，二平行放置的偏振片的透光轴互成θ角，设入射到第二片偏振片的偏振光振动振幅为E 0，光强I 0，则从第二片偏振片透射出来的偏振光振动振幅变为θcos 0E ，光强，称作马吕斯定律。本实验即是对它作验证。 θθ2020cos )cos (I E I ==当然，实际的偏振片都不是理想偏振片，由于材料、制作因素以及不可避免的表面反射、散射等原因，马吕斯定律只是近似成立。如果实验中器件安置或操作不够良好，还会产生更大差异，是应尽力避免的。本实验使用光强传感器，光源可选用普通光源或半导体激光光源。利用计算机辅实时测量设备建立光强——角度)(??I 、光强——余弦)cos (φ?I 、光强——平方余弦图，进行研究分析，以令人信服的证据验证马吕斯定律。其中角度的测量，还可以使用旋转移动传感器与偏振片连动，以1440点/转的灵敏度自动记录测量数据。 )cos (2φ?I 【仪器与器材】 Science Workshop750接口盒、光传感器、转动传感器、偏振片（二片）、光源（普通光源、半导体激光光源）光具座。【实验内容】 1. 测定转动偏振片时，光线通过此偏振片后光强变化，说明光源性质。 2. 验证马吕斯定律，要求从φ?I 、φcos ?I 、三个曲线图综合分析论证，并分析导致实验结果与理论存在差异的主要原因。 φ2cos ?I 【实验步骤】 Science WorkShop 1. 光传感器（1×档）接入750接口盒的模似信号输入A 口，旋转移动传感器接入数字信号输入通道，黄色插头接1口，黑色插头接2口。 2. 启动Science WorkShop （科学工作室），在实验设置窗口（无标题·SWS ）点击并拖曵模拟式插头图标至模拟输入A 口图标，选择光传感器，确定。 3. 点击并拖曵数字式插头至数字输入口1的图标，选择旋转移动传感器（RMS ），确定；选择1440格/转，确定。 4. 点击实验设置窗口左方“采样选项……”按钮，设置采样周期为快，10Hz ，确定。 5. 点击并拖曵数字表（12.3）图标到光传感器图标，确定。 6. 点击并拖曵图表图标至光传感器图标，点击图形水平轴变量图标，选择“数码输入1，角位置”，将X 轴从时间改变为角度（弧度）。 7. 双击光传感器图标进行定标（相对光强方式）：（1）取下二片偏振片，让光源直接照射光传感器。显示的当前电压值若大于1V ，则传感器盒上的灵

马吕斯定律

院－系：理学院物理系专业：物理学年级： 09物理学生姓名：黄青中学号： 200902050238

摘要：普遍光源如太阳、白炽灯、钠灯等发光时，组成光源的原子自发或受激辐射光波列是随机的，各光波列振动方向、频率和位相不尽相同，光矢量在垂直于光传播方向的平面上取各方向的几率相等，自然光可分解为两互相垂直方向、振幅相等、没有任何相位关系的偏振光。若光波中虽包含各种方向的振动，但在某特定方向上的振动占优势，例如在某一方向上的振幅最大，而在与之垂直的另一方向上的振幅最小，则这种偏振光称为部分偏振光。其优势越大，其偏振化程度越高。因此，可以用一定方法将自然光变成部份偏振光和偏振光。关键词：线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光、马吕斯、折射率、正文：1.光的偏振性（Polarization）电磁波是横波，光是电磁波在人眼视觉范围内的波段0.4nm 0.7nm。对应红、橙、黄、绿、青、蓝、紫光。研究光的振动方向的特性即研究光的偏振性。光矢量的振动对于传播方向的不对称性，称为为光的偏振。 2. 光偏振态的分类和图示根据光矢量对传播方向的对称情况，光可以分为：自然光、线偏振光、部分偏振光，以及椭圆偏振光。线偏振光光矢量只沿某一固定方向振动的光为线偏振光。偏振光的振动方向与传播方向组成的平面称为振动面。线偏振光的振动面是固定不动的。线偏振光的表示方法如下：椭圆偏振光光矢量末点的运动轨迹是正椭圆或斜椭圆。在迎光矢量图上，光矢量端点沿逆时针方向旋转的称为左旋偏振光；沿顺时针方向旋转的称为右旋偏振光。若光波中虽包含各种方向的振动，但在某特定方向上的振动占优势，例如在某一方向上的振幅最大，而在与之垂直的另一方向上的振幅最小，则这种偏振光称为部分偏振光。其优势越大，其偏振化程度越高。因此，可以用一定方法将自

验证马吕斯定律实验报告

验证马吕斯定律实验报告用Origin进行线性拟合并修正系统误差——以“验证马吕斯定律”实验为例主要包含的内容：介绍了用Microcal Origin软件进行实验数据处理与线性拟合并进行系统误差修正的具体方法。以验证马吕斯定律实验中入射光振动方向与检偏器主截面之间的夹角θ和通过光电探测器探测到的光电流强度Iθ的数据处理以及Iθ～cos2θ线性拟合为例，并找出系统误差，对测量结果进行修正，展现了Origin软件的便捷、高效、直观等优点。对于线性曲线拟合，常用的方法有作图法，即在作图纸上人工拟合直线，此方法很方便，但却不是一种建立在严格的统计理论基础上的数据处理方法。在作图纸上人工拟合直线时存在一定的主观随意性，难免会增大误差。而最小二乘法是数据线性拟合中最常用的一种实验数据处理方法。但是，如果运用最小二乘法手工计算拟合参数值，所需的计算比较繁琐，且容易出错。现在计算机中的Excel或是Origin等数据图像分析软件中，在进行线性拟合时大都选用了最小二乘法算法。运用计算机软件进行数据处理和作图，有着简便快速、精确度更高的优点，这也是信息时代发展的要求。本文将选用验证马吕斯定律实验为例，介绍运用Origin 软件进行实验数据线性拟合的具体方法，并通过Origin软件处理实现消除系统误差。用Origin实现实验数据的线性拟合下面是以验证马吕斯定律实验为例，说明Origin在运用最小二乘法算法进行实验数据线性拟合的方法步骤。数据输入与处理首先将得到的实验数据输入Origin的工作表worksheet中.按其默认设置打开一个工作表窗口，在本文实验中共有11组数据，将其输入工作表中，如图2中A (X1) , I1 (Y1) , I2 (Y1) , I3 (Y1) 所示。然后在工作表中通过Column/Add New Column新增一列，命名为B (X2) 用于存放夹角θ的余弦的平方.选中Column B (X2) ，右击然后选Set Column Values将跳出一个窗口，然后在编辑窗口输入Column B (X2) 的赋值运算公式:Col (B) =cos (Col (A) *pi/180) ^2, 点击OK，则可快速求得夹角θ的余弦的平方。同样的方法再新增一列命名为IMean (Y2) .IMean (Y2) 用于存放光电流Iθ的平均值，其赋值运算公式为:Col (IMean) = (Col (I1) +Col (I2) +Col (I3) ) /3，即得到电流Iθ的平均值。用Origin进行线性拟合并修正系统误差调用绘图窗口点击Plot菜单的Scatter功能项，将弹出绘图坐标轴选项。将B (X2) 设置为X轴，将IMean (Y2) 设置为Y轴后, 出现绘图Graph窗口下的数据点状分布图。用Origin修正系统误差这一误差主要是由仪器误差和环境误差等造成的系统误差.要减小系统误差，一是消除产生

光偏振及其应用论文

光偏振及其应用班级：116041A 姓名：孙思颖摘要：本文先全面地介绍了偏振光的定义和分类，其中包括线偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光，然后阐释了偏振光的产生方法，给出马吕斯定律，详细地介绍了波光片的结构，以及怎样形成偏振光。然后，通过四个实验（分别为求得系统偏振率，验证马吕斯定理，测量晶体旋光度，观察椭圆偏振光和圆偏振光）的分析，得到相应的结论，并同时进行了相应的误差分析。最后，在所做实验基础上进行思考与拓展，并给出创新见解及方法。 Abstract: This paper first introduced the definition and classification of polarized light, including linear polarized light, elliptically and circularly polarized light, and then explains the method to produce polarized light, Ma Lu's law, introduces in detail the structure light sheet, and how the formation of polarized light. Then, through four experiments (respectively to obtain polarization rate, verify the Marius theorem, measurement of crystal rotation, observe the elliptically and circularly polarized light) analysis, obtains the corresponding conclusion, and also analyzes the error. Finally, in the experimental basis of thinking and development, and gives the ideas and methods. 关键词：光波（light wave）、偏振光（Polarizaed Light）、光矢量（The light vector）、自然光（Natural light）、部分偏振光（Partially polarized light）、线偏振光（Linearly polarized light）、椭圆偏振光（Elliptically polarized light）、圆偏振光（Circularly polarized light）、偏振角（Angle of polarization）、寻常光（ordinary light）、非寻常光（extraordinary light）、起偏器(Polarizer)、旋光性（optical activity）。【理论分析】 1偏振光的基本定义光波（Figure 1）是电磁波，是一种横波，垂直于传播方向的振动矢量有电矢量和磁矢量。由于在光和物质的相互作用过程中主要是光波中的电矢量起作用，所以在研究时，通常以电矢量Ｅ作为光波中振动矢量的代表，叫光矢量。 Figure 1光波示意图偏振（polarization）指的是波

大学物理实验光的偏振

实验27 光的偏振一、实验目的 1、观察光的偏振现象，加深对光的偏振的理解。 2、了解偏振光的产生及其检验方法。 3、观测布儒斯特角，测定玻璃折射率。 4、观测椭圆偏振光与圆偏振光。 5、了解1/2波片和1/4波片的用途。二、实验原理 1、光的偏振状态光是电磁波，它是横波。通常用电矢量E表示光波的振动矢量。 (1)自然光其电矢量在垂直于传播方向的平面内任意取向，各个方向的取向概率相等，所以在相当长的时间里（10-5秒已足够了），各取向上电矢量的时间平均值是相等的，这样的光称为自然光，如图27-l所示。 (2)平面偏振光电矢量只限于某一确定方向的光，因其电矢量和光线构成一个平面而称其为平面偏振光。如果迎着光线看，电矢量末端的轨迹为一直线，所以平面偏振光也称为线偏振光，如图27-2所示。 (3)部分偏振光电矢量在某一确定方向上较强，而在和它正交的方向上较弱，这种光称为部分偏振光，如图27-3所示。部分偏振光可以看成是线偏振光和自然光的混合。 (4)椭圆偏振光迎着光线看，如果电矢量末端的轨迹为一椭圆，这样的光称为椭圆偏振光。椭圆偏振光可以由两个电矢量互相垂直的、有恒定相位差的线偏振光合成得到。 (5)圆偏振光迎着光线看，如果电矢量末端的轨迹为一个圆，则这样的光称为圆偏振光。圆偏振光可视为长、短轴相等的椭圆偏振光。图27-4 椭圆偏振光

2、布儒斯特定律反射光的偏振与布儒斯特定律如图27-5所示，光在两介质（如空气和玻璃片等）界面上，反射光和折射光（透射光）都是部分偏振光。当反射光线与折射光线的夹角恰为90°时，反射光为线偏振光，其电矢量振动方向垂直于入射光线与界面法线所决定的平面（入射面）。此时的透射光中包含平行于入射面的偏振光的全部以及垂直于入射面的偏振光的其余部分，所以透射光仍为部分偏振光。由折射定律很容易导出此时的入射角 α 满足关系 1 2 tan n n = α (27-1) (27-1)式称为布儒斯特定律，入射角 α 称为布儒斯特角，或称为起偏角。若光从空气入射到玻璃（n 2约为1.5），起偏角约56°。 3、偏振片、起偏和检偏、马吕斯定律 (1)由二向色性晶体的选择吸收所产生的偏振自然光偏振光 1I 0 起偏器检偏器自然光 I ' 图a 偏振片起偏图b 起偏和检偏图27-6 偏振片有些晶体（如电气石）、长链分子晶体（如高碘硫酸奎宁），对两个相互垂直振动的电矢量具有不同的吸收本领，这种选择吸收性称为二向色性。在两平板玻璃间，夹一层二向色性很强的物质就制成了偏振片。自然光通过偏振片时，一个方向的电矢量几乎完全通过（该方向称为偏振片的偏振化方向），而与偏振化方向垂直的电矢量则几乎被完全吸收，因此透射光就成为线偏振光。根据这一特性，偏振片既可用来产生偏振光（起偏），也可用于检验光的偏振状态（检偏）。 (2)马吕斯定律用强度为I 0的线偏振光入射，透过偏振片的光强为I ，则有如下关系 θ 20cos I I = (27-2) (27-2)式称为马吕斯定律。θ 是入射光的E 矢量振动方向和检偏器偏振化方向之间的夹角。以入射光线为轴转动偏振片，如果透射光强 I 有变化，且转动到某位置时I ＝0，则表明入射光为线偏振光，此时 θ ＝90°。 4、波片 (1)两个互相垂直的、同频率的简谐振动的合成设有两各互相垂直且同频率的简谐振动，它们的运动方程分别为 )cos() cos(2211?ω?ω+=+=t A y t A x (27-3) 合运动是这两个分运动之和，消去参数t ，得到合运动矢量末端运动轨迹方程为 )(sin )cos(2122 12212 2 2212????-=--+A A xy A y A x (27-4) 上式表明，一般情况下，合振动矢量末端运动轨迹是椭圆，该椭圆在2122A A ?的矩形范围内。如果(27-3)式表示的是两线偏振光，则叠加后一般成为椭圆偏振光。下面讨论相位差 12???-=?为几种特殊值的情况。 ①当π?k 2=?（ k =0, ±1, ±2, …）时，(27-4)式变为

验证马吕斯定律实验报告

马里乌斯定律：马留斯指出：通过偏振器的I（Ο）线性偏振光的强度，透射光的强度（不考虑吸收）是I = I（Ο）cos吗？θ。（θ是入射光线的偏振光的振动方向与偏振器的偏振方向之间的夹角。）马里乌斯定律指出，光线在各向同性均匀介质中传播时，始终与波表面保持正交。，入射波面与出射波面的对应点之间的光路是恒定的，根据电磁波理论，光是剪切波，其振动方向与光的传播方向垂直。在垂直于光波传播方向的平面上，光矢量可能具有不同的振动方向，通常，光矢量保持一定振动方向的状态称为偏振态，偏振器产生的偏振光通过偏振器后，如图所示，OM表示偏振片的偏振方向，on表示偏振偏振器的偏振方向，其夹角为α。自然光穿过偏振器，并沿OM 方向变为线性偏振光。假设其振幅为E0，但偏振器仅允许其分量沿打开方向通过。因此，从偏振器发出的光的振幅为e ＝e 0cosα。因此，如果入射偏振片的光强度为I0，则偏振片发出的光强度与原始光强度和偏振片角度具有一定关系。Marius在1808年通过实验指出，线性偏振光的强度与IO的强度一起通过偏振器，透射光的强度（不考虑吸收）为：I = IO（COSα）^ 2，其中α是入射光线的偏振光的振动方向与偏振器的偏振方向之间的角度。通过偏振器后，透射光的强度为I = IO（COSα）^2。其中，α是线性偏振光的光振动方向与偏振器的透射方向之间的夹角，称为马里斯定律。将偏振器P1放置在光路中作为偏振器，以获得具有与P1透射方向相同的振动方向的线性偏振光。线性偏振光的强度是入射自然光强度的一半。偏振器P2作为偏振器放置在光路中。P2和P1之间的夹角为：e = EO

（COSα）和I = IO（COSα）^2。这是马里斯定律。当α= 0°或180°，I = IO时，透射光最强。当α= 90°或270°，I = 0时，透射光强度为零。对于其他值，光强度在0到Io之间。简单原理：两个偏振器的透射方向之间的角度为α，通过偏振器的偏振光的幅度为Ao，那么通过偏振器的幅度为a，则a = aocosα。因为检测器检测到光强度，所以光强度为I = a ^ 2，I =（aocosα）^ 2 = IO（COSα）^2。两个偏振器靠近在一起，并放置在灯的前面。这样就不会有光如果其中之一旋转180度，旋转过程中会发生什么？答：通过偏振片的光强度先增加，然后减小到零。再问一遍：平行度是最强的，并且在90度没有光线。那30度和60度呢？除了平行和垂直条件外，其他偏转角的光强度如何？根据马里乌斯定理，当I = 3/4 I0、60°且I = 1/4 I0时，验证实验：马里乌斯定律是指当线性偏振光矢量的振动方向与偏振片的光透射轴方向之间的夹角时为θ，通过偏振器的光强度I满足以下公式：I = I0 cos ^ 2θ（1）偏振器pa产生一条偏振光线，强度为I0，其透射方向为mm'，通过后通过偏振器PB，根据马吕斯定律，透射光强度为I = I0 cos ^ 2θ。为了定量检测透射光强度，在P B之后放置一个光电管。根据光电管的输出电流I与透射光强度I 的关系，光电管的输出电流为I = ki（2），I = I0 cos ^ 2θ（3），其中I0 = ki0。因此，光电管的输出电流I与偏振器的透射方向之间的角度为余弦平方。

偏振光实验报告范文

偏振光实验报告范文实验报告姓名：高阳班级：F0703028 学号：5070309013 同组姓名：王雪峰实验日期：xx-3-3 指导老师：助教10 实验成绩：批阅日期：偏振光学实验【实验目的】 1. 观察光的偏振现象,验证马吕斯定律 2. 了解1/2波片,1/4波片的作用 3. 掌握椭圆偏振光,圆偏振光的产生与检测. 【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.马吕斯定律设两偏振片的透振方向之间的夹角为α，透过起偏器的线偏振光振幅为A0，则透过检偏器的线偏振光的振幅为A，A=A0cosɑ，强度 I=A ，I=A0cosɑ= Ｉ 20 22 2 cosɑ=cosɑ式中I0为进入检偏器前（检偏器无吸收时）线偏振光的强度。 22

实验十一-偏振现象的观察与分析

实验十一偏振现象的观察与分析光波是电磁波，其电矢量的振动方向垂直于传播方向，是横波．由于普通光源各原子分子发光的随机和无序性，光波电矢量的分布（方向和大小）对传播方向来说是对称的，反应不出横波特点，这种光称为自然光．如果限制了某振动方向的光而使光线的电矢量分布对其传播方向不再对称时，这种光称为偏振光．对于偏振现象的研究在光学发展史中有很重要的地位，光的偏振使人们对光的传播（反射、折射、吸收和散射）规律有了更透彻的认识，本实验将对光偏振的基本性质进行观察、分析和研究． ·实验目的 1.观察光的偏振现象，掌握产生和检验偏振光的原理和方法，学会确定偏振片的透振方向，验证马吕斯定律； 2．用反射起偏法测量平面玻璃的布儒斯特角，求得玻璃的折射率； 3．了解λ/4波片、λ/2波片的工作原理和作用（任选其中部分内容）； ·实验仪器光具座，He—Ne激光器，光点检流计，光电转换装置，GPS-Ⅱ型偏振光实验仪（包括偏振片×2，λ/4波片×2，λ/2波片×2，背面涂黑的玻璃片及刻度支架，小孔光阑，白屏）．图1 实验仪器（重拍）偏振片及刻度旋转装置：由直径为2cm的偏振片固定在转盘上制成，转盘上指针的位置不一定是偏振片的透振方向．波片及刻度旋转装置：由直径为2cm的波片固定在转盘上制成，转盘上指针的位置不一定是波片的快轴或慢轴的位置．

·实验原理从自然光获得偏振光的办法有3种，即利用二向色性的材料制作的偏振片；利用晶体的双折射性质做成的偏振棱镜；利用光学各向同性的两介质分界面上的反射和折射．本实验中所用的偏振片是利用二向色性的材料制作的．一、起偏、检偏与马吕斯定律将自然光变成偏振光的过程称为起偏，检查偏振光的装置称为检偏．按照马吕斯定律，强度为I 0的线偏振光通过检偏器后，透射光的强度为： 20cos I I θ= （12-1）式中I 0为入射线偏光的光强，θ为入射光偏振方向与检偏器透振轴之间的夹角．显然，当以光线传播方向为轴转动检偏器时，透射光强度I 将发生周期性变化．当 θ=00时，透射光强度最大；当θ=090时，透射光强度最小（消光状态）；当00<θ<090时，透射光强度介于最大值和最小之间．因此，根据透射光强度变化的情况，可以区别光的不同偏振状态．实验中让入射光共轴依次通过两个偏振片，旋转检偏器，读出不同θ角下出射光的强度，验证马吕斯定律．二、布儒斯特定律和反射光的偏振当自然光在空气中以某角度入射至折射率为n 的透明介质表面时，若反射线与折射线垂直，则其反射光为完全的线偏振光，振动方向垂直于入射面；而透射光为部分偏振光．此规律称为布儒斯特定律，入射角称为布儒斯特角，如图11-2所示． arctgn i b = （12-2）实验中可通过用振动方向垂直于入射面的线偏光入射，再用检偏器检查反射光是否消光来确定布儒斯特角，求出玻璃材料的折射率n. 图11-2 布儒斯特定律示意图

偏振光的研究实验报告

偏振光的研究班级：物理实验班21 学号：2120909006 姓名：黄忠政光的偏振现象是波动光学的一种重要现象，它的发现证实了光是横波，即光的振动垂直于它的传播方向。光的偏振性质在光学计量、光弹技术、薄膜技术等领域有着重要的应用。一．实验目的： 1.了解产生和检验偏振光的原理和方法； 2.了解各种偏振片和波片的作用。二．实验装置；计算机，格兰陵镜，1/2、1/4波片，调节支架，光电接系统，激光器。三．实验原理： 1.偏振光的概念和基本规律

（1）偏振光的种类光波是一种电磁波，根据电磁学理论，光波的矢量E、磁矢量H 和光的传播方向三者相互垂直，所以光是横波。通常人们用电矢量E 代表光的振动方向，而电矢量E和光的传播方向所构成的平面称为光波的振动面。普通光源发出的光是由大量原子或分子的自发辐射所产生的，它们所发射的光的电矢量在各个方向振动的几率相同，称为自然光。电矢量的振动方向始终沿某一确定方向的光，称为线偏振光或平面偏振光。若电矢量在各个方向都振动，但在某个固定方向占绝对优势，这种光称为部分偏振光，电矢量的末端在垂直于光传播方向的任一平面内做椭圆（或圆）运动的光，称为椭圆（或圆）偏振光。各种偏振光的电矢量E如图1所示，注意光的传播方向垂直于纸面。（2）偏振光、波片和偏振光的产生

通常的光源都是自然光，研究光的偏振性质，必须采用一些物理方法将自然光变成偏振光，这一转变过程称为起偏，获得线偏振光的器件称为起偏器。线偏振光可用人造偏振片获得，如：某些有机化合物晶体具有二向色性，用这些材料制成的偏振片，能吸收某一方向振动的光，与此方向垂直振动的光则能通过，从而产生线偏振光；还可以利用光的反射和折射起偏的平行玻璃片堆；利用晶体的双折射特性起偏的尼科尔棱镜等。椭圆偏振光、圆偏振光可用波片来产生，将双折射晶体割成光轴与表面平行的晶片，就制成波片了。当波长为λ线偏振光垂直入射到厚度为d波片时，线偏振光在此波片中分成o光和e光，二者的电矢量E分别垂直于和平行于光轴，它们的传播方向相同，但在波片中的传播速度v0、v e却不同。如图2所示。因此折射率n0=c/v0、n e=c/v e是不同的，于是，通过波片后，o光和e光的相位差ΔΦ和光程差δ分别为Δφ=2Π（n0-n e）/λ,δ=(n0-n e)d能产生光程差为λ