篇一：偏振光实验报告
实验1. 验证马吕斯定律
实验原理：某些双折射晶体对于光振动垂直于光轴的线偏振
光有强烈吸收，而对于光振动平行于光轴的线偏振光吸收很少(吸
收o光，通过e光)，这种对线偏振光的强烈的选择吸收性质，叫
做二向色性。具有二向色性的晶体叫做偏振片。
偏振片可作为起偏器。自然光通过偏振片后，变为振动面平行
于偏振片光轴(透振方向)，强度为自然光一半的线偏振光。如图1、P图2所示：
P1 P2 A0 θ
图1 图图1中靠近光源的偏振片P1为起偏器，设经过P1后线偏振光
振幅为A0（图2所示），光强为I0。P2与P1夹角为?,因此经P2后
2的线偏振光振幅为A?A0cos?，光强为I?A0cos2??I0cos2?,
此式为马吕斯定律。
实验数据及图形：
从图形中可以看出符合余弦定理，数据正确。
实验2.半波片，1/4波片作用
实验原理：偏振光垂直通过波片以后，按其振动方向（或振
动面）分解为寻常光（o光）和非常光（e光）。它们具有相同的
振动频率和固定的相位差（同波晶片的厚度成正比），若将它们投
影到同一方向，就能满足相干条件，实现偏振光的干涉。
分振动面的干涉装置如图3所示，M和N是两个偏振片，C是
波片，单色自然光通过M变成线偏振光，线偏振光在波片C中分
解为o光和e光，最后投影在N上，形成干涉。
偏振片 波片 偏振片
图3 分振动面干涉装置
考虑特殊情况，当M⊥N时，即两个偏振片的透振方向垂直时，I0(sin22?)(1?cos?)；当M∥N时，即两个偏振4出射光强为：I??
片的透振方向平行时，出射光强为：
I//?I0(1?2sin2?cos2??2sin2?cos2?cos?)。其中θ为波片光轴2
与M透振方向的夹角，δ为o光和e光的总相位差（同波晶片的
厚度成正比）。改变θ、δ中的任何一个都可以改变屏幕上的光强。
当δ=（2k+1）π（1/2波片）时，cosδ=-1，I??
出射光强最大，I//?02sin22?，I0(1?sin2?)2，出射光强最小；当δ
=[（2k+1）π]/2（1/4
I??波片）时，cosδ=0，I0I(sin22?),I//?0(2?sin22?)。 44
特别地，利用1/4波片我们还可以得到圆偏振光和椭圆偏振
光。当θ=45度时，得到圆偏振光，此时让偏振片N旋转一周，屏
幕上光强不变。一般情况下，得到的是椭圆偏振光，让偏振片N
旋转一周，屏幕上的光斑“两明两暗”。
实验结果：
半波片实验数据表：
1/4波片实验数据：
结论：线偏振光通过1/4波片后可能变成圆偏振光，椭圆偏振光
也有可能仍是线偏振光。
实验3. 旋光效应
实验原理：线偏振光通过某些物质的溶液后，偏振光的振
动面将旋转一定的角度，这种现象称为旋光现象。旋转的角度
称为该物质的旋光度。通常用旋光仪来测量物质的旋光度。溶
液的旋光度与溶液中所含旋光物质的旋光能力、溶液的性质、
溶液浓度、样品管长度、温度及光的波长等有关。当其它条件
均固定时，旋光度与溶液浓度C呈线性关系即
???C(5-1)
比例常数与物质旋光能力、溶剂性质、样品管长度、温度
及光的波长等有关，C为溶液的浓度。物质的旋光能力用比旋
光度即旋光率来度量，旋光率用下式表示：???t???
l?C
(5-2)
(5-2)式中，右上角的t表示实验时温度(单位：℃)，是
指旋光仪采用的单色光源的波长(单位：nm)，θ
g/100mL)。
由(5-2)式可知：
偏振光的振动面是随着光在旋光物质中向前进行而逐渐
旋转的，因而振动面转过角度θ透过的长度l成正比。振动
面转过的角度θ不仅与透过的长度l成正比，而且还与溶液
浓度C成正比[14]。
如果已知待测溶液浓度C和液柱长度l，只要测出旋光度
θ就可以计算出旋光率。如果已知液柱长度为l固定值，可
依次改变溶液的浓度C，就可以测得相应旋光度θ。并作旋光
度与浓度的关系直线θ~C，从直线斜率、液桩长度l及溶液
浓度C，可计算出该物质的旋光率；同样，也可以测量旋光性
为测得的旋光度(0)，l为样品管的长度(单位：dm)，C为溶液浓度(单位：
溶液的旋光度θ，确定溶液的浓度C。旋光性物质还有右旋和左旋之分。当面对光射来方向观察，如果振动面按顺时针方向旋转，则称右旋物质；如果振动面向逆时针方向旋转，称左旋物质。
测量葡萄糖水溶液的浓度
将已经配置好的装有不同的容积克浓度(单位：g/100mL)的葡萄糖。水溶液的样品管放到样品架上，测出不同浓度C下旋光度值。并同时记录测量环境温度和记录激光波长
葡萄糖水溶液的浓度配制成C0、C0/2、C0/4、C0/8，0(纯
水，浓度为零)，共5种试样，浓度C0取30%左右为宜。分别将不用浓度溶液注入相同长度的样品试管中。测量不同浓度样品的旋光度(多次测量取平均)。用最小二乘法对旋光度、溶液浓度进行直线拟合(可以将C0作为1个单位考虑)，计算出葡萄
糖的旋光率。也可以以溶液浓度为横坐标，旋光度为纵坐标，绘出葡萄糖溶液的旋光直线，由此直线斜率代入公式(5-2)，求得葡萄糖的旋光率
数据记录及处理
[?]t6500。
图形：
篇二：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：2008-3-3
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
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
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= 4 ɑ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
(本文来自：wwW.xIaocAofanwEn.coM 小草 范文 网:南昌大学偏振光实验报告)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。
篇三：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。
作的函数图像：
Origin的数据分析：
Linear Regression through origin for DATA2_B: Y = B * X
Parameter Value Error
------------------------------------------------------------
A 0 --
B 0.20928 4.62343E-4
------------------------------------------------------------
R SD N P
------------------------------------------------------------ 0.999910.00162 31 <0.0001
------------------------------------------------------------
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