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吉林大学大学物理实验 实验2.17偏振光的研究

吉林大学大学物理实验 实验2.17偏振光的研究
吉林大学大学物理实验 实验2.17偏振光的研究

实验2.17偏振光的研究

光的偏振性证明了光是横波,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和光与物质的相互作用规律。目前,偏振光的应用已遍及工农业、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。

一、实验目的

1、观察和理解光的偏振现象。

2、掌握产生和检验偏振光的方法。

3、验证马吕斯定律和布鲁斯特定律。

4、用1/4波片产生并检验椭圆偏振光和圆偏振光。

二、实验原理

由于光波是横波,所以光矢量总是与光的传播方向垂直。在与传播方向垂直的平面内,光矢量可能有各种不同的振动状态,我们称之为光的偏振态。最常见的光的偏振态有:自然光、线偏振光、部分偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光。

1.马吕斯定律

从自然光获得偏振光的过程叫起偏。起偏的最简单方法是让自然光通过一块偏振片,其透过的光就成为线偏振光,这块偏振片叫起偏器。 使用另一块偏振片来检验偏振光,用来检验偏振光的装置称为检偏器。如果检偏器的偏振化方向与起偏器的偏振化方向相同,则透过的光强最大。如果把检偏器转过90o,则透射光强为零。对于检偏器与起偏器的偏振化方向的夹角为任意角度,若入射到检偏器上的线偏振光强度为I 0,出射的光强为I ,由于光强与振幅平方成正比,透射光强为

αα220

200c o s )c o s (==A A I I 或者写成

I = I 0cos 2α (2.17-1)

上式为马吕斯定律。

2 布儒斯特定律

自然光在两种各向同性介质的分界面上反射和折射时,反射光和折射光都成为部分偏振光,不过反射光中垂直于入射面的振动(简称垂直振动)较强;而折射光中平行于入射面的振动(简称平行振动)较强。如图2.17-1所示。

当入

射角等于

某一特定

值i 0时,反

射光是光

振动垂直

于入射面

的线偏

光,如图2.17-2所示。这个特定的入射角i 0叫做布儒斯特角。

并且

211

20tan n n n i == (2.17-2) 式中, n 21=n 2/n 1为介质2对介质1的相对折射率。这一规律称为布儒斯特定律。

3. 波片

表面与光轴平行的晶体薄片称为波片,波片通常是用方解石或石英等单轴晶体按需要的厚度切割而成的。当平行光垂直入射晶面时,从波片射出的e 光和o 光不会分开,但两者有一定的相位差。设波片的厚度为d ,e 光和o 光的主折射率分别为n e 和n 0,则两光束从波片射出后的相位差可表示为

d n n

e )(20-=?λπ

? (2.17-3)

由此可见,改变波片的厚度d ,可以获得两光束之间的不同相位差。

若波片的厚度d 使o 光和e 光产生2π的相位差,此波片称为该波长的1/4波片。同样,若波片的厚度d 使o 光和e 光产生π的相位差,此波片称为该波长的1/2波片或半波片。

椭圆偏振光和圆偏振光可以看成是两个相互垂直的线偏振光的合成。这两个相互垂直的线偏振光可表示为

)cos(cos 21?ωω+==t A E t A E y x (2.17-4)

式中?≠0、±π。分析表明:当sin ?>0时,迎着光的传播方向观察,光矢量端点沿顺时针方向旋转,称为右旋椭圆偏振光。当sin ?<0时,迎着光的传播方向观察,光矢量的端点沿逆时针方向旋转,称为左旋椭圆偏振光。当?=0,±π时,椭圆偏振光退化为线偏振光。如果A 1=A 2,当2π?=时,对应于右旋圆偏振光,当2π?-=时,对应于左旋圆偏振光。

反过来,对于线偏振光,由于它可以分解为分别沿o 光、e 光方向,相位相同的两个线振动,若经过1/4波片后,这两个振动相位差为2π,所以多数情形下出射的是椭圆偏振光,在特殊情形下也可能是圆偏振光或线偏振光。

三、实验仪器

实验仪器包括:半导体激光器,起偏器,检偏器,1/2 ,1/4 波片,光电探测器,检流计等,上述实验部件均可放置在两只可以旋转的支臂上,样品放置在旋转载物台上。旋转载物台和支臂可单独旋转也可联动。光源为半导体激光器,波长650nm 。起偏器和检偏器为格兰棱镜。检测用样品为有机玻璃板。

四、实验内容与要求

1. 验证马吕斯定律

(1)将半导体激光器放置于支臂的一端,使支臂和读数外圆盘固定。调整激光光束的出射方向,使之平行于该支臂。利用自准法,调整载物台中心轴垂直于入射光。

(2)依次放置起偏器、检偏器和光电探测器。调整各光学元件同轴等高。旋转起偏器使检流计示数为最小值。

(3)旋转检偏器,使起偏器与检偏器偏振化方向之间的夹角分别为o o o o o 90和60,45,30,0=θ时,记录输出光强I 。自拟表格并记录数据。

2. 根据布鲁斯特定律,测定有机玻璃样品的折射率

(1)去掉检偏器,将光电探测器移至另一支臂上。将待测有机玻璃样品放置在载物台上,使样品反射面中央部分恰好位于载物台的旋转中心。实验光路图如图2.17-3所示。

(2)调整样品使入射角在o o 60和50之间,旋转起偏器,找到输出光强最小的位置。此时入射到样品表面的偏振光振动方向恰好平行于入射面(P 分量)。

(3)旋转载物台,改变入射角,同时旋转动臂,由光电探测器测量反射光强度。入射角由o 10开始每隔o o 10或5读一次光强I 值,直到入射角θ为o

85止。在布鲁斯特角附近应多测几组数据。自拟表格并记录数据。

3.(选

做内容) 椭

圆、圆偏振

光的获得与

检验

(1)在

起偏器与检

偏器中间置

入1/2波片,改变检偏器的方位,光电流示值的变化将反映出经过1/2波片的出射光仍为平面偏振光,但振动方向与1/2 波片的方位相关。旋转检偏器进行检验,观察并记录光强的变化规律。

(2)在起偏器与检偏器之间置入1/4波片,出射光为椭圆偏振光, 当1/4波片光轴与入射偏振平面夹角为45°时,出射光变为圆偏振光。旋转检偏器,观察并记录光强的变化规律。 五、数据处理

1. 根据实验内容1实测结果,用坐标纸做出I ~θ2cos 曲线,验证马吕斯定律。

2. 根据实验内容2实测结果,绘出log I ~θ 曲线,确定布鲁斯特角,并根据布鲁斯特定律算出折射率。

3. 记录实验内容3的结果(选做内容)。

六、思考题

1、有四束光它们的偏振态分别是: 线偏振、光圆偏振光、椭圆偏振光和自然光怎样鉴别它们?

2、本实验中的偏振片,其透光轴方向均未标定,你能确定它们的透光轴方向吗?

偏振光的观察与分析

一、He_Ne激光束通过起偏器P1变成线偏振光,旋转第二个偏振片P2,同时观察光屏上强度变化情况,当光屏最暗时,固定检偏器,此时,起偏器的偏振轴与检偏器的偏振轴相互垂直。

二、平面偏振光通过λ/2波片的情况:

(1)使起偏器P1和偏振片P2偏振轴正交,此时出现消光现象,在两块偏振片之间插入λ/2波片W,使W绕水平轴转动360度,同时观察光屏C上发生消光现象的次数并作出解释。

解释:四次,起偏器和检偏器本来就处于正交状态,插入了1/2波片,使正交这个状态经过360度时增加到了4次,所以消光四次。

(2)将λ/2波片旋转任意角度,这时消光现象被破坏。把检偏器旋转360度,观察到什么现象?由此说明通过λ/2波片波片后,光的偏振状态如何变化?

解释:消光两次,因为入射光是线偏振光,二分之一波片可以将偏振旋转0到360度,当过波片后的偏振与检偏器允许的方向垂直时可消光。

三、用1/4波片产生圆偏振光和椭圆偏振光

(1)使起偏器和检偏器正交,用λ/4波片代替λ/2波片,转动λ/4波片使消光。

(2)再将λ/4波片转动15度,然后将检偏器转动360度,观察现象,并分析这时从λ/4波片出来光的偏振状态是怎样?

(3)依次将λ/4波片转动30,45,60,75,90度,每次将检偏器转动,记录所观察到的现象。

λ/4波片转动的角度检偏器转动360度观察到的现象光的偏振性质

15度从明到暗,从暗到明,不会消光椭圆偏振光

30度从明到暗,从暗到明,不会消光椭圆偏振光

45度无变化圆偏振光

60度从明到暗,从暗到明,不会消光椭圆偏振光

75度从明到暗,从暗到明,不会消光椭圆偏振光

90度从明到暗,从暗到明,会消光线偏振光

大学物理实验报告系列之偏振光的分析

大学物理实验报告【实验名称】偏振光的分析 【实验目的】 1.观察光的偏振现象,巩固理论知识,加深对光的偏振现象的认识。 2.学习直线偏振光的产生与检验方法,了解圆偏振光和正椭圆偏振光的产生和定性检验方法。 【实验仪器】 He-Ne 激光器、光具座、偏振片(两块)、632.8nm 的1/4 波片(两块)、玻璃平板及刻度盘、白屏等。 【实验原理】 1.光的偏振状态 偏振是指振动方向相对于波的传播方向的一种空间取向作用。它是横波的重要特性。光在传播过程中,若电矢量的振动只局限在某一确定平面内,这种光称为直线偏振光,又叫平面偏振光(因其电矢量的振动在同一平面内);若光波电矢量的振动随时间作有规律的改变,即电矢量的末端在垂直于光传播方向的平面上的轨迹是圆或椭圆,这样的光称为圆偏振光和椭圆偏振光;若光波电矢量的振动只在某一确定的方向上占优势,而在和它正交的方向上最弱,各方向的振动无固定的位相关系,这种光称为部分偏振光。直线偏振光垂直通过波片的偏振状态 入射线偏振光的振动方向 与波片光轴间的夹角 光 ≠ 0°,≠ 45°,≠ 90° 转过2的直线偏振光 正椭圆偏振光,长短轴之 比为tg,ctg 内切于边长比为tg的矩 形的椭圆偏振光

【实验内容】 1.测定玻璃对激光波长的折射率 2.产生并检验圆偏振光 3.产生并检验椭圆偏振光 【数据表格与数据记录】 pιl p2I i p3 =^l-^I = ∣250o-307o∣ = 57o i pi =?φ1-φ↑=∣250o - 306o∣ = 56°i p5 =^l-^I= ∣250o - 308o∣ = 58o. =?φ1~φ↑=∣250o-307o∣ = 57o ^=^l-^I = I250o-306o∣ = 56° -_ G+?…+S? _ s7o I P _ γ_ D 7 tan- n- tan57o =1.5399 现象:两次最亮,两次消光。结论:圆偏振光

大学物理实验必做实验实验要求

3#206水银温度计的校正与热电偶定标 一、实验目的 1、学习水银温度计00和1000点的校正法及温度计温标分度修正值的计算法。 2、 学习福廷气压计的使用法。 3、了解热电偶测温的原理 4、学习热电偶定标方法。 二、实验仪器 热电偶(铜一康铜)、毫伏表、保温杯、加热器、搅拌器、冰、水银温度计,福廷气压计 三、实验内容 (一)水银温度计的校正(定点法校正水银温度计) 1、00C 点a 0的确定。 2、沸点a 100的确定。 3、计算原温标每一分度值的改正值t (1)在福廷气压计上记录温度t 及气压读数h t ,并进行修正(福廷气压计使用法,参阅第三章第一节): (2)查附录表,确定大气压为H 0时所对应的水沸点a'100 (3)利用公式得到改正值: 4 (二)热电偶定标 1、按定标装置图接好实验电路。 2、参考端置冰水混合物。 3、测量端加热至沸点,在温度-电压表格 中记录标准温度计与数字毫伏表对应参数值。 4、切断加热器电源,在测量端降温过程中, 等间隔记录温度-电压格组参数值至室温。 5、制热电偶定标曲线(温度-电压曲线)。 四、数据处理 1、通过两点法得到温度计的温度校正表,并指出所使用温度计的最大误差。 2、绘制热电偶定标曲线,分析所使用热电偶的温度特性,画图法得到热电偶灵敏度K ,并给出该热电偶电势差随温度变化的关系式。 温参考端水混合物

3#206金属线胀系数的测量 一、实验目的 1、 掌握千分尺测量长度的微小变化量的方法。 2、 了解PID 控温调节的原理,掌握控制实验温度的方法。 二、实验仪器 控温式固体线胀系数测定仪、待测金属管、千分尺。 三、实验内容 1、 用PID 控温仪控制实验温度; 2、 用千分尺测量长度的微小变化量铜管的线膨胀系数。 四、实验提示 1、0 标准值参阅总附录表18。 2、设置高温点2t ,到达该温度后,加热器电源切断,短时间内但温度仍然会上升,注意及时记录对应于2t 的2n 。 3、实验前应先对千分尺调零或记录初试读数。 五、数据处理 计算待测金属管的线胀系数并与标准值比较,计算百分误差。

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。

实验报告_偏振光的产生和检验 (2)

【实验题目】 偏振光的产生和检验 【实验记录与数据处理】 1.线偏振光的获得与检验 1)器件光路示意图(2分): 2)测量记录(1分) 光电流强度 光电流强度夹角光电流强度 3)贴图(3分): ~I 曲线(直角坐标)

2.椭圆偏振光的获得与检验 1)器件光路示意图(2分): ? ? ? ? ? ? 3)贴图(5分):15°和45°的θ~I 曲线图(极坐标) 光强与检偏器角度的关系(Φ=15?)

光强与检偏器角度的关系(Φ=45?) 3. 1/2波片的研究 1)器件光路示意图(2分): 3)结论(2分):θ??Φ~关系; 根据数据可得,在误差允许的范围内,△θ=2△Φ。

【结论与讨论】 实验结论: 1.在实验一中,由θ~I 曲线可得,在振动方向与透视轴夹角从0°至90°过程中,透视光强度逐渐由零增至最大值,在90°至180°逐渐减小至最小值;经过两个周期,图像大致与马吕斯定律I=I o cos θ相符合。 2.在实验二中,当入射光与玻片夹角β= 0°,透过检偏器的光强最小,可知透过1/4玻片得到的是沿玻片慢轴的线偏振光;当β=15°,旋转检偏器一周后,得到的光强呈周期性变化,且最小值与最大值差值较大,光强最大值小于实验一中线偏振光的光强,再根据θ~I 曲线图即可知透过1/4玻片得到的是椭圆偏振光;当β=45°,旋转检偏器一周后,发现得到的光强变化不大,且光强大小界于β=15°时椭圆偏振光的光强最大值和最小值之间,再根据θ~I 曲线图即可知透过1/4玻片得到的是圆偏振光。 3.在实验三中,可以得出△θ随着ΔΦ的变化呈线性关系,满足△θ=2△Φ。 实验讨论: 【课后问题】(5分) 讨论:如何利用波片与偏振光片判别圆偏振光与自然光? 答:1.已知圆偏振光经过1/4玻片后形成线偏振光,而自然光经过1/4玻片后仍为自然光,故可以用1/4玻片进行区分。 2.让光束透过1/4玻片+偏振片,旋转偏振片,透射光发生变化的为圆偏振光,透射光不发生变化的为自然光。故可用玻片+偏振片进行区分。 报告成绩(满分30分):??????????? 指导教师签名:???????????????? 日期:?????????????????

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

物理实验选课攻略

新学期开始了~~于是乎,最近在人人上看到大二的学弟学妹们各种状态……搜噶,让人呼天抢地抓耳挠腮的北航物理实验开始了!!!尽管有着学长学姐们的各种血泪经验,也有各种实验数据,但是物理实验挂科率依然居高不下~~也许是前两天校会面试让我发出母性光辉,本着造福学弟学妹的心态,在此写篇小 小的攻略~希望对大家的物理实验有所帮助…… 言归正传,首先是要选课~~物理实验是从开学后第二周开始选课,so这就要自己手快去抢了~~物理实验越早修够积分越好,没人希望考期了还去做蛋疼的物理实验让自己受刺激~~做完一个实验后,凌晨12点以后才可以选下一个实验,实验时间是根据自己的课表自行安排,所以一般都是11点58登上物理实验选课网~等时间刚刚到0:00时迅速点击自己想要的实验,这样几率较大~~过了一两分钟再选的话,你就只能眼看着别人做实验咯~~另外,有条件的话最好跟室友一起选一样的实验,这样做实 验时还有个照应…… 其次,是选什么样的实验~~刚看到实验时,会看到有四个小实验后面标注必做~~那个并不是代表这四个小实验是大二上学期必须做的,而是如果你选了包括那个小实验的大实验的话,

标注必做的小实验是必须要做出来的,如果没做出来,就要重新 选择这个大实验直到将那个小实验做出来为止……但是这四个实验还是建议上学期能全做的话都做一下,大二下学期物理实验的操作考试会考…………刚开始的时候,还是选一些较为简单的实验来入手,所以光学实验尽量在后面选…………等周围同学做过了光学实验,向他们请教下注意事项啦,老师要求啦,再讨来两份实验数据啦,看完实验视频后,再去做光学实验,保证会信心满满的~~~光学实验主要是看实验现象,这个真心不好调,有的实验的现象也不是特别明显,所以做光学实验的时候一定要有充分的耐心,也要足够的细心,更要十分的小心~~否则很有可能因为你自己的疏忽马虎加大意而忽略了实验现象~这样白白浪费时间,也让自己更加着急,得不偿失…… 最后,也是最重要的,选谁的实验~~有的人会说,我的动手能力,操作能力就是差,有的实验就是不会做,这个时候怎么办……还有人说,我的实验仪器有问题,就是做不出来,这个怎 么办…………其实,这些都是浮云,做不出来?没关系……仪器有问题?也没关系……物理实验什么最重要?老师最重要!!!选一个好的实验老师你的实验就算成功了一半,以 下就是亲身经历了,废话不多说,上课表~~~

偏振光的观察与研究

实验报告 PB09214023葛志浩 PB09214047卢焘 2011-11-22 得分: 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。 1 2 n n tg = α )1( 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θ,则出射光的偏振态与θ的关系如下: 1,2 0π θ或=时,出射光为线偏振光; 2,4 π θ= 时,出射光为圆偏振光; 3,θ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。 四,马吕斯定律:θ20cos I I = (2) 实验内容及步骤: 一,调节仪器和观察消光现象。 如图(一)所示放置好实验仪器,旋转P2,观察出射光强的变化。 二,验证马吕斯定律。 如图(二)所示放置好实验仪器,将P1度盘读数调为0,旋转P2,记录P2度盘读数θ和D1,D2光电流读数21I I ,。

微波偏振实验报告

篇一:电磁场与微波实验六报告——偏振实验 偏振实验 1. 实验原理 平面电磁波是横波,它的电场强度矢量e和波长的传播方向垂直。如果e在垂直于传播方向的平面内沿着一条固定的直线变化,这样的横电磁波称为线极化波,在光学中也称偏振波。电磁场沿某一方向的能量有sin2 φ的关系,这就是光学中的马吕斯定律:i=i0cos2 φ,式中i0为初始偏振光的强度,i为偏振光的强度,φ是i与i0之间的夹角。 2. 实验步骤 系统构建图 由于喇叭天线传输的是由矩形波导发出的te10波,电场的方向为与喇叭口天线相垂直的系列直线,中间最强。dh926b型微波分光仪的两喇叭天线口面互相平行,并与 地面垂直,其轴与偏振实验线在一条直线上。由于接收喇叭口天线是和一段旋转短波导 连在一起的,在旋转波导的轴承环的90度范围内,每隔5度有一刻度,所以接收喇叭天线的转角可从此处读到。 在主菜单页面点击“偏振实验”,单击“ok”进入“输入采集参数”界面。 本实验默认选取通道3作为光栅通道插座和数据采集仪的数据接口。采集点数可根据提示选取。 顺时针或逆时针(但只能沿一个方向)匀速转动微波分光仪的接收喇叭,就可以得到转角与接收指示的一组数据。 终止采集过程后,按下“计算结果”按钮,系统软件将本实验根据实际采集过程处理得到的理论和实际参数。 注意事项: ①为避免小平台的影响,最好将其取下。 ②实验用到了接收喇叭天线上的光栅通道(光传感头),应将该通道与数据采集仪通道3用电缆线连接。 ③转动接收喇叭天线时应注意不能使活动臂转动。 ④由于轴承环处的螺丝是松的,读取电压值时应注意,接收喇叭天线可能会不自觉偏离原来角度。最好每隔一定读数读取电压值时,将螺丝重新拧紧。 ⑤接收喇叭天线后的圆盘有缺口,实验过程中应注意别将该缺口转动经过光栅通道,否则在该处软件将读取不到数据。 3. 实验结果

偏振光实验报告

实验报告 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。

北航基础物理实验要求

2012级基础物理实验选课及课程说明 网上选课操作方法 物理实验选课在网上进行,可通过两个途径:①使用校园网(网址:https://www.wendangku.net/doc/ed12651559.html,);②使用物理实验中心局域网(地点:实3-415选课室,时间:下午13:30—16:30)。 1.按网址进入“大学物理实验网上选课”页面,先点击“注册”(注意:务必使用您的真实姓名和学号注册,否则计算机将不能处理您的成绩,或导致成绩打印错漏)。成功后,返回主页。 2.输入学号和密码,点击“登录”进行选课。选课只需用鼠标单击相应时间段内的选择钮,按“Enter”或页面下方的确定键即可生效。如该时间段未排实验或选课人数已满员,则选择无效,需另选其它时间或组号。选课时请认真选好时间和组号,时间指单(或双)周、星期几、下午或晚上。选课成功后请再点击“查询”菜单,最后确认一遍选课信息,之后注销本人界面。 3.如需修改选课时间,可重新执行操作2,这时计算机将自动用新的结果代替原来的选择。 4.每次只允许选择1个题目,做完以后才可以选择新的题目。开课前三天,自动关闭选课,此间调课需通过管理员进行。第一次选课于第二周星期一(2013年9月16日)开始,正式上课时间为2013年9月23日(星期一)。 注:物理学院和中法工程师学院的学生只需注册,不要自行选课,由实验中心统一安排。 物理实验课程说明 1.本课程采用“积分制”教学模式。每个实验题目根据其难易程度设置了不同积分,本学期规定修“物理实验A”的同学要完成38个积分,修“物理实验B”的同学要完成33个积分。物理学院(记为C)的学生要完成58个积分。该课程只限定了最低积分,未限制实验的个数,同学们可根据自己的能力通过选做少数几个难度大的实验或多个难度小的实验来完成积分。 2.第一学期基本实验以专题的形式开出,每个专题包含不同层次、不同难度的多个实验题目。题目编号方法如下:例如1040522,其中首位数字“1”表示基本实验,第二、三位“04”为专题号,第四、五位“05”为实验序列,第六位数字“2”为题目序号,最后一位数字“2”是积分值。具体实验代号和实验题目见下表。大家可自行安排做哪些内容,但规定某些类型实验(如103、105、107、109)必选。 3.允许但不鼓励学生重复选择同一专题的实验,若重复选择同一类型题目(题号前5位相同,如1010313、1010323),包括一次课上做两个同类型实验,从第二个实验开始积分值逐次减1分;若选择同一专题不同类型题目(题号前3位相同,如1030113、1030213、1030312),从第四个实验开始积分值逐次减1分;若重做实验(题号完全相同,如1010113、1010113),每重做一次积分减1分,成绩仅保留最后一次输入的结果。 4.选课后无故不来做实验将扣除1个积分。因病缺课者,凭医院证明到选课管理室(实3-414)消除记录(一周内);其它原因缺课于课前凭校(院)教务科证明消除记录。

偏振光的研究实验报告doc

偏振光的研究实验报告 篇一:偏振光的观测与研究~~实验报告 偏振光的观测与研究 光的干涉和衍射实验证明了光的波动性质。本实验将进一步说明光是横波而不是纵波,即其E和H 的振动方向是垂直于光的传播方向的。光的偏振性证明了光是横波,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和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.了解偏振光的产生和检验方法。 3.观测布儒斯特角及测定玻璃折射率。 4.观测椭圆偏振光和圆偏振光。 【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,光波就是电磁波,它的电矢量E和

磁矢量H相互垂直。两者均垂直于光的传播方向。从视觉和感光材料的特性上看,引起视觉和化学反应的是光的电矢量,通常用电矢量E代表光的振动方向,并将电矢量E和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)。光源发射的光是由大量原子或分子辐射构成的。由于热运动和辐射的随机性,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是相同的。一般说,在106s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他方向,即在较长时间内电矢量在某一方向较强,这就是如图2(c)所示的所谓部分偏振光。还有一些光,其振动面的取向和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和折射时,反射光和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

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

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 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:)cos cos sin 2cos sin 21(2 22220//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(4 20//θ-=I I 。 特别地,利用1/4波片我们还可以得到圆偏振光和椭圆偏振光。当θ=45度时,得到圆偏振光,此时让偏振片N 旋转一周,屏幕上光强不变。一般情况下,得到的是椭圆偏振光,让偏振片N 旋转一周,屏幕上的光斑“两明两暗”。 实验结果: 半波片实验数据表: 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

9偏振光的观察与研究11

实验( 9 )偏振光的观察与研究 班级18020S01 学号1802004137 姓名沈豹组别 日期2020-6-5 指导教师 一.实验目的 1.了解光的五种偏振状态。 2.了解偏振光元件和偏振光的检验。 3.掌握马吕斯定律。 二.实验仪器 偏振光观察与研究的实验装置包括以下几个部分: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。 三.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。该方法是获得线 偏振光的方法之一。如图1所示。因为此时, , ,若=1(为空气的折射率),则 图1 布儒斯特定律原理图 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)。 图2 格兰棱镜起偏、检偏原理 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 总成绩: 预习操作处理

光的偏振实验报告-精选.doc

光的偏振 实验仪器: 光具座、半导体激光器、偏振片、1/4 波片、激光功率计。 实验原理: 自然光经过偏振器后会变成线偏振光。偏振片既可作为起偏器使用,亦可作为检偏器使用。 马吕斯定律:马吕斯指出:强度为I0 的线偏振光,透过检偏片后,透射光的强度(不考 2 。( 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。) 虑吸收)为I=I0cos 当光法向入射透过1/4 波片时,寻常光(o 光)和非常光( e 光)之间的位相差等于π /2 或其奇数倍。当线偏振光垂直入射1/4 波片,并且光的偏振和云母的光轴面成θ角,出射后成椭圆偏振光。特别当θ=45°时,出射光为圆偏振光。 实验1、2 光路图: 实验 5 光路图: 实验步骤: 1.半导体激光器的偏振特性: 转动起偏器,观察其后的接受白屏,记录器功率最大值和最小值,以及对应的角度,求出半导体激光的偏振度。 2。光的偏振特性——验证马吕斯定律: 利用现有仪器,记录角度变化与对应功率值,做出角度与功率关系曲线,并与理论值进行比较。 5.波片的性质及利用: 将1/4 波片至于已消光的起偏器与检偏器间,转动1/4 波片观察已消光位置,确定1/4 波片光轴方向,改变1/4 波片的光轴方向与起偏器的偏振方向的夹角,对应每个夹角检偏器 转动一周,观察输出光的光强变化并加以解释。

实验数据: 实验一: 实验二: 实验五: 数据处理: 实验一: 计算得半导体激光的偏振度约为 故半导体激光器产生的激光接近于全偏振光。实验二: 绘得实际与理论功率值如下:

实际功率值 20mW 3 2.5 2 1.5 1 0.5 ° 0 100 200 300 400 理论值 20mW 3 2.5 2 1.5 1 0.5 ° 0 100 200 300 400 20mW 3 2.5 2 功率值(20mW ) 1.5 理论值(20mW )1 0.5 ° 0 100 200 300 400 进行重叠发现二者的图线几乎完全重合,马吕斯定律得到验证。 实验五:见“实验数据”中的表格

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

偏振光的研究实验报告

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/2的波片称为λ/2波片(或半波

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