马吕斯定律实验报告

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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

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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

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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

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。

若入射光是部分偏振光或椭圆偏振光，则极小值部位０。若光强完全不变化，则入射光是自然光或圆偏振光。这样，根据透射光强度变化的情况，可将线偏振光和自然光和部分偏振光区别开来。

4．椭圆偏振光、圆偏振光的产生；1/2波片和1/4波片的作用

当平面偏振光同过1/2波片后，产生的仍是平面偏振光，但它与原入射光的

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夹角为2ɑ（ɑ为入射光振动面与波片光轴的夹角，下同）； 当平面偏振光同过1/4波片后，产生偏振光的性质与ɑ相关：

ɑ=0时：出射光为(:马吕斯定律实验报告)振动方向平行1/4波片光轴的平面偏振光。ɑ=21/4波片光轴的平面偏振光。ɑ=4ɑ为其他值时，出射光为椭圆偏振光。 ππ

我们使平面偏振光通过1/2波片，1/4波片，产生各种性质的偏振光，来研

究它们的性质以及它们之间的关系。 原始数据记录表1验证马吕斯定律 偏振片初始角度为218度

从表中可知,当偏振片角度余弦的平方值相同时,光电流值也基本保持相同,这就说明光电流值与偏振片角度余弦的平方值相关。下面我们取表格中的前一半数据(即一组不同的角度和其对应得光电流值作图)，来观察其关系 从图中可见，光电流强度与角度余弦值的平方成线形关系，这也就验证了马吕斯定律。

2.线偏振光通过1/2波片时的现象和1/2波片的作用 由此可见,为达到消光,检偏器转过角度与1/2波片转过角度保持一致。而若检偏器固定,将1/2波片转过360度,会观察到两次消光；同样地,若1/2波片固定,将检偏器转过360

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度,同样会观察到两次消光。由此可见,线偏振光通过1/2波片后,它仍是线偏振光,只是发生了角度的改变而已。 篇二：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：*****指导教师：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）。

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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 的线偏振光的强度为 I

式中I0为进入检偏器前（偏振片无吸收时）线偏振光的强度。

4．椭圆偏振光、圆偏振光的产生；1/2波片和1/4波片的作用当线偏振光垂直射入一块表面平行于光轴的晶片时，若其振动面与晶片的光轴成α角，该线偏振光将分为e光、o光两部分，它们的传播方向一致，但振动方向平行于光轴

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的e光与振动方向垂直于光轴的o光在晶体中传播速度不同，因而产生的光程差为 位相差为

式中ne为e光的主折射率，no为o光的主折射率（正晶体中，δ＞0，在负晶体中δ＜0）。d为晶体的厚度，如图4所示。当光刚刚穿过晶体时，此两光的振动可分别表示如下： 式中 轨迹方程 原理图

全波片1/2波片1/4波片

【实验数据记录、实验结果计算】

说明：以下的所有测量数据中，电流的单位为，角度的单位为角度。 作的函数图像： origin的数据分析：

LinearRegressionthroughoriginforDATA2_b:Y=b*x parameterValueerror

------------------------------------------------------------ A0--

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b0.209284.62343e-4

------------------------------------------------------------ RsDnp

------------------------------------------------------------0.999910.0016231

------------------------------------------------------------

从以上的分析可知，电流大小I关于两偏振片的夹角余弦的平方的数据点的直线拟合的相关系数r=0.99191，可知实际测得的数据点与理论值匹配。

说明：最后两个数据没测，是因为在做的时候一时疏忽了，最后想要补做时，时间已晚，老师建议我们不做了。 检偏器的平均角度差度

由上面的数据可以明显地看出，1/2波片每转10度，检偏器就需要转20度，与理论值吻合。

观察：检偏片固定，将1/2波片转过360°，能观察到4次消光；1/2波片固定，将检偏片

转过360°，能观察2次消光。由此分析线偏振光通过1/2波片后，光的偏振状态是：光的偏振面偏离原来的角度

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是波片光轴偏离角度的2倍。

3．用1/4波片产生圆偏振光和椭圆偏振光 作角度与电流的极坐标函数图： I~

在此基础上作振幅与角度的函数图：A~

分析：可以看出，该极坐标函数图象成“双椭圆饼”形，在检偏器所转的0~360度之间，共达到两次消光，两次最大值，这正是椭圆偏振光的长轴和短轴的位置。实验数据图中可以看出，图像少有倾斜，在20度和200度左 篇三：验证马吕斯定律实验数据处理 验证马吕斯定律实验数据处理 注：??为两偏振片偏振方向夹角

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