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微波技术实验报告——光的偏振

摘要：由于微波是频率非常高的电磁波，具有一些与光波类似的性质。

因此，用微波研究光学现象有很多优点。本实验就是利用3cm固体信

号发生器产生波长约3cm的微波，来验证（定性）电磁波的一些特性

和规律，例如,反射特性、干涉特性、衍射特性、偏振特性，以及晶

体对电磁波的衍射特性等。本实验将重点讲解光的偏振性，并对微波

的产生、传播和检测的知识与技术有所了解。

关键字：微波电磁波偏振

实验目的

（1）用微波验证（定性）电磁波的特性与规律：偏振特性。

（2）分析实验数据，做出图像。

（3）与理论图像进行比较，分析误差原因。

实验原理

（1）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

的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，

此平面称为振动面（见图一）。此时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。

（2）微波是波长介于1m和1mm的电磁波，它具有电磁波的特性，即

能够产生反射、折射、干涉、衍射等现象。用微波和用光波做

波动实验所说明的波动现象及其规律是一致的，由于微波的波

长比光波的波长在量级上差一万倍左右，因此用微波做波动实

验比用光波做波动实验更直观和方便。

（3）虽然普通光源发出自然光，但是在自然界中存在各种偏振光，

目前使用最广泛的偏振光的器件为人造偏振片，它利用二向色

性获得偏振光（有些各向同性介质，在某些作用下会呈现各向

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特性称为

二向色性。）。偏振器件可以用来使入射的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，用作检偏的偏振片

叫做检偏器。实际上，两者为通用的。

（4）若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，则透过检偏器的线偏振光的振幅为，

AA

0

22，强度IA2，2222，其中为进

AAcosIAcosIcosI

0000

入检偏器前（检偏器无吸收时）线偏振光的强度。称为马吕斯

定律。显然，以光线传播方向为轴，转动检偏器时，透射光强

将发生周期性变化。

（5）在本实验中，微波在自由传播时为横电磁波，它的电场强度矢

量E与磁场强度矢量H与波的传播方向S垂直，它们的振动面

的方向总是保持不变，三者满足右手螺旋定则：E×H=S。如果

E在垂直于传播方向平面内沿一条固定的直线变化，称为线极

化波，也称为偏振波。在矩形波导中传播的微波为TD波，它

10

是竖直偏振的，如果接收端波导的放置状态与发射端一致，则

接收端能接受到微波，其强度为，如果接收端波导相对于发

I

0

射端波导沿中心轴线旋转一个角度，则只有垂直于波导宽面