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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）。

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。

1．验证马吕斯定律

角度06121824303642

10.9890740.9567730.9045090.8345660.750.6545090.552265

电流0.2090.2060.2010.1900.1750.1570.1370.115角度

4854606672788490

0.4477360.3454920.2500010.1654350.0954920.0432280.010

9260

电流0.0940.0710.0520.0340.0180.0070.0000.000角度

96102108114120126132138

0.0109260.0432270.0954910.1654330.2499980.345490.4477

340.552262电流0.0000.0070.0180.0330.0490.0690.0920.113角度

144150156162168174180

0.6545060.7499980.8345640.9045070.9567720.9890731

电流0.1370.1560.1760