实验报告-偏振光学实验

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】.观察光的偏振现象，验证马吕斯定律；.了解波片、波片的作用；

1.掌握椭圆偏振光、圆偏振光的产生与检测21/21/4【实验原理】

3.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1学中把电场强度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E播过程中，若光矢量保持在固定平面上振此时光矢量在垂直与传播方向平面上的投影为条直线，故又称为线动，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.偏振片）（见图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22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!!•!1!,1\lllkfc•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一起偏，也可以用来鉴别线偏振光自然光和部分偏振光一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.马吕斯定律设两偏振片的透振方向之间的夹角为透过起偏器的线偏振光振幅为则透3过检偏器a,A0,的线偏振光的强度为I式中为进入检偏器前（偏振片无吸收时）线偏振光的强度.椭圆偏振光、圆偏振光的产生；波片和波片的作用10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41/21/4成角，该线偏振光将分为光、光两部分，它们的传播方向一致，但振动方向平行于光轴的光与振动方向垂直于光轴的光在晶体中传播速度不同，因而产生a e的光程差为e）位相差为A-4式中为光的主折射率，为光的主折射率（正晶体中，f1J=—-irj|A In ee）在负晶体中为晶体的厚度，如图所示当光刚刚穿过晶体时，此n两光的振动可分别表示如o下60,60d4）CCS（CJ/.式中£=4♦J轨迹方程原理图全波片波片波片【实验数据记录、实验结果计算】1/21/4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.验证马吕斯定律1角度电流角度

10.

9890740.

9567730.

9045090.

8345660.

750.

6545090.

5522650.

2090.

2060.

2010.

1900.

1750.

1570.

1370.

11548546066727884900.

44773603454920.

2500010.

1654350.

0954920.

0432280.010电流角度

92600.

0940.

0710.

0520.

0340.

0180.

0070.

0000.000电流角度

0.

0109260.

0432270.

0954910.

1654330.

2499980.

345490.

4477340.

5522620.

0000.

0070.

0180.

0330.

0490.

0690.

0920.113电流作的函数图像:

0.

1370.

1560.

1760.

1910.

2020.

2090.209的数据分析:OriginLinear Regressionthrough originfor DATA2_B:Y=B*XParameter ValueErrorAO-B

0.

209284.62343E-4RSD NP

0.

999910.

00162310.0001从以上的分析可知，电流大小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,可知实际测得的数据点与理论I值匹配r=

0.

99191.线偏振光通过波片时的现象和波片的作用21/21/2检偏器的平均角度差度由上面的数据可以明显地看出，波片每转度，检偏器就需要转度，与理论值吻合1/21020观察检偏片固定，将波片转过能观察到次消光;波片固定，将检偏片1/2360°,41/2转过能观察次消光由此分析线偏振光通过波片后,光的偏振状态是光的偏振面偏离原来的角度是波片光轴偏离角度的倍360°,21/

2.用波片产生圆偏振光和椭圆偏振光2波片转度31/420电流角度电流

0.

0320.

0220.

0160.

0180.

0270.

0410.

0590.078角度电流

0.

0970.

1140.

1260.

1320.

1300.

1220.

1080.090角度电流

0.

0700.

0510.

0340.

0230.

0170.

0200.

0290.044角度

2402502602702802903003100.

0650.

0850.

1050.

1230.

1340.

1380.

1360.125电流320330340350360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0-360短轴的位置实验数据图中可以看出，图像少有倾斜,在度和度左20右达到真正消光，这是因为初始角度原因200流波片转度度45流

0.

0810.

0810.

0800.

0790.

0780.

0760.

0740.071度

0.

0700.

0690.

0700.

0690.

0700.

0720.

0730.075流240250260270280290300310电流

0.

0780.

0760.

0740.

0730.

0720.

0720.

0720.073320330340350360作角度与电流的极坐标函数图卜0Q1O0CN6001006600000OWooeo0M在此基础上作振幅与角度的函数图A~分析从图像中可以看出，函数形状成近乎圆的椭圆，理论上应该是圆，还是非常接近理论值数据在度和度左右但到最小值，在度和左右达到最大值，这正是椭圆偏振光的长轴和短轴的位置误差会在后面误差分析部11029020200分讨论【对实验结果中的现象或问题进行分析、讨论】.在做验证马吕斯定律的实验时，由于第一遍测量时出错，导致实验的重做，所以在预习报告上有大量修改的痕迹但是，最后得到的结果非常准确，拟合1度极高，也使得多花去的时间很值得.在这里我想重点讨论以下这个实验的一个误差上面的种种实验皆反映了在2消光点的角度误差，而且这个误差不小误差现象为在消光点附近的度左右的范围内,电流计的示数皆为所以无法准确地找出消光点的角度10所以实验作出的函数图都有一定的倾斜0,在这里提出自己认为可以在一定程度上消除这个误差的方法缓缓旋转检偏器，记下电流值为的区间，取这个区间的中点为消光点.误差来源还有旋转的转向误差，这是由于齿轮之间的间隙引起的误差避0免3方法只朝同一方向旋转.手电筒一类的误差用手电在照波片或检偏器上的刻度时，会导致进入检测4器的光强增大，导致电流值增大；手在旋转波片或检偏器时容易将入射光挡住，导致进入检测器的光强减小误差避免方法每次测量电流时，使手和手电远离测量装置.上面的图中的不是实际的值，而是的一个固定的倍数，改图的作5A~A AA用仅仅是反映偏振光的振幅随着检偏器的角度的相对变化【附页】思考题.求下列情况下理想起偏器和理想检偏器两个光轴之间的夹角为多少？透射光是入射自然光强的1透射光是最大透射光强度的11/3答因为自然光通过偏振片后，光强减为原来的一半，所以21/3得…1直接有马吕斯定律得

2.如果在互相正交的偏振片和中间插进一块波片,使其光轴跟起偏器的光轴2P1P21/4平行，那么透过检偏器的光斑是亮的？还是暗的？为什么？将转动P1后，光斑的亮暗是否变化？为什么P2P2答因为波片光轴和起偏器平行，检偏器由与之正交，所以光斑是暗的将其90转过度后，两者平行，所以光斑是明亮的.在第题中用波片代替波片，情况如何90答情况与波片相同421/21/4实验感想1/4这次实验是我做的第个实验，第个光学实验在这次实验中竟然是最后一个完成原因是在实验中有两次测量失败，不得不重做虽然是最后一个做完，32但是在数据分析方面还是发现自己的数据还是测量得很出色的，自己在写实验报告的过程中也尽量使用计算机，锻炼了自己各方面的能力助教老师也对我的实验报告的风格以及我们小组的实验敬业度给与了认可最后，感谢助教老师对我们小组的耐心指导和帮助！如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！。