1、光 學 實 驗 期 末小 論 文學院：物 理 與 電 子 科 學 學 院 班級：2013 級 物 理 二 班 學號：2010921204姓名：陳杰偏振光的產生和檢驗一.摘要：光的偏振是指光的振動方向與光的傳播方向的不對稱性.偏振現象是證明光為橫波的最有力的證據，在科學上具有極其重要的意義。它不但豐富了光的波動說的內容，而且具有重要的應用價值。自然光是各方向的振幅相同的光，對自然光而言，它的振動方向在垂直于光的傳播方向的平面內可取所有可能的方向，沒有一個方向占有優勢.若把所有方向的光振動都分解到相互垂直的兩個方向上，則在這兩個方向上的振動能量和振幅都相等.線偏振光是在垂直于傳播方向的平面內，光矢

2、量只沿一個固定方向振動.起偏器是將非偏振光變成線偏振光的器件；檢偏器是用于鑒別光的偏振狀態的器件。二.關鍵詞：He-Ne激光器，光具座，光靶，光學測角臺，偏振片，波片，白屏，CD盒. 自然光。Natural light is the direction of the amplitude of the same light, for natural light, its direction of vibration in the vertical plane in the direction of propagation of light advisable all possible direc

3、tion, not a direction advantage. If all the direction of light vibration are decomposed to two perpendicular directions, then in the two directions of vibration amplitude and energy are equal. The line is in perpendicular to the direction of propagation of plane polarized light, the light vector onl

4、y along a fixed direction vibration. The analyzer is unpolarized light is converted into linear polarized device;Partial detector is used to identify the components of light polarization state.三、實驗原理1.光的偏振性光波是波長較短的電磁波，電磁波是橫波，光波中的電矢量與波的傳播方向垂直。光的偏振觀象清楚地顯示了光的橫波性。光大體上有五種偏振態，即線偏振光、圓偏振光、橢圓偏振光、自然光和部分偏振光。而線

5、偏振光和圓偏振光又可看作橢圓偏振光的特例。（1）自然光光是由光源中大量原子或分子發出的。普通光源中各個原子發出的光的波列不僅初相彼此不相關，而且光振動方向也是彼此不相關的，呈隨機分布。在垂直于光傳播方向的平面內，沿各個方向振動的光矢量都有。平均說來，光矢量具有軸對稱而且均勻的分布，各方向光振動的振幅相同，各個振動之間沒有固定的相聯系，這種光稱為自然光或非偏振光，通過自然觀的照射，CD盒上會出現顯色偏振. （2）線偏振光光矢量只沿一個固定的方向振動時，這種光稱為線偏振光，又稱為平面偏振光。光矢量的方向和光的傳播方向所構成的平面稱為振動面，如圖（a）所示。線偏振光的振動面是固定不動的，圖（b）所示

6、是線偏振光的表示方法，圖中短豎線表示光振動在紙面內，點表示光振動垂直于紙面。（3）部分偏振光這是介于線偏振光與自然光之間的一種偏振光，在垂直于這種光的傳播方向的平面內，各方向的光振動都有，但它們的振幅不相等，如圖（a）所示。這種部分偏振光用數目不等的點和短線表示。在圖（b）中，上圖表示在紙面內的光振動較強，下圖表示垂直紙面的光振動較強。要注意，這種偏振光各方向的光矢量之間也沒有固定的相的關系。2. 布儒斯特角當光從折射率為n1的介質（例如空氣）入射到折射率為n2的介質（例如玻璃）交界面，而入射角又滿足時，反射光即成完全偏振光，其振動面垂直于入射面。iB稱布儒斯特角，上式即布儒斯特定律。顯然，B

7、角的大小因相關物質折射率大小而異。若n1表示的是空氣折射率，（數值近似等于1）上式可寫成3.馬呂斯定律如果光源中的任一波列（用振動平面E表示）投射在起偏器P上（如下圖），只有相當于它的成份之一的Ey（平行于光軸方向的矢量）能夠通過，另一成份Ex（=E cos）則被吸收。與此類似，若投射在檢偏器A上的線偏振光的振幅為E0，則透過A的振幅為E0 cos（這里是P與A偏振化方向之間的夾角）。由于光強與振幅的平方成正比，可知透射光強I隨而變化的關系為這就是馬呂斯定律。EXEyE4、實驗內容與步驟1.布儒斯特角的測定在光具座上，由氦氖激光器發出的光束擦盤直接入射到立在光學測角臺直徑上的黑玻璃鏡面，先轉動

8、測角臺，使反射光束原路返回，由此定出入射光束的零度方位，利用滑動座的升降微調裝置適當降低角度盤，然后再從入射角為1085范圍內尋找反射光束通過檢偏器后，光強變到最小（甚至為零）時的角度也可直接用白屏觀察）。這里的檢偏器是一個能在支架上轉動的偏振片，支架鎖緊在測角臺的轉臂上。用檢偏器檢查任一反射光束，都是偏振光，在改變入射角的過程中，檢偏器透振軸指向水平方向（為什么？）。為了更準確的測量，可以選取4864角的入射角范圍，根據消光位置找出布儒斯特角。2.馬呂斯定律的驗證如果光源中的任一波列（用振動平面E表示）投射在起偏器P上，只有相當于它的成分之一的（平行于光軸方向的矢量）能夠通過，另一成分則被吸

9、收。若投射在檢偏器A上的線偏振光的振幅為E0，則透過A的振幅為（這里 是P與A偏振方向之間的夾角）。由于光強與振幅的平方成正比，所以透射光強I隨而變化的關系為這就是馬呂斯定律。實驗內容：讓激光束垂直通過起偏器成為偏振光，用檢偏器檢查時，使兩個偏振器的透振方向的夾角在從0轉動一周的過程中，用連接光電流放大器的光電探頭測量透射光強的相對值I，每10讀取一次數據。將數據填入表（二），然后畫出I-關系曲線，或將實驗數據輸入計算機打印出關系曲線。5、數據表格及數據處理（1）.布魯斯特角8434140255551124551814556504096405640=562157 和理論上基本符合不確定度的計算

10、：（2）.驗證馬呂斯定律檢流計仍放在4檔，在測量過程中也不要換檔。將起偏器放在光強最強的位置，在管2另一端套上檢偏器P2并使豎直方向為0。然后旋轉檢偏器P2使檢流計的光強最小（仍在4檔可以調為0）。此時可以認為P1 與P2偏振方向的夾角為90，記錄此時P2偏振方向的絕對角度值f、相對角度值q和光強值I，以后每隔10記錄一次，直到P1 與P2偏振方向的夾角為-90，I0為 P1 與P2偏振方向的夾角為0時的光強值，作出I/I0cos2q的關系曲線（090，0-90各一條，用最小二乘法求出斜率和截距，根據馬呂斯定律斜率應為1，截距應為0，分析實驗的誤差）。1) -900ThetaIpCos2-90

11、01.06939E-26-8520.0076-806.40.03015-7513.20.06699-70220.11698-6532.20.17861-6044.60.25-5557.60.32899-5071.10.41318-4585.30.5-401000.58682-351130.67101-301260.75-25137.60.82139-20146.80.88302-15154.60.93301-10160.20.96985-5163.30.992401641用Origin線性擬合并分析誤差：2) 090ThetaIpCos2016415161.80.992410157.10.9698515150.10.9330120141.30.8830225130.20.8213930118.10.7535104.40.6710140900.586824575.60.55061.40.413185548.20.328996035.70.256523.70.1786170150.11698758.30.066998030.03015850.30.0076900.11.06939E-26用Origin線性擬合并分析誤