实验报告-偏振光学实

1、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】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）。此时光矢量在垂直与传

2、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。

3、 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 ，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 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

4、光的主折射率， no 为o 光的主折射率（正晶体中， 0，在负晶体中 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0612182430364210.9890740.9567730.9045090.8345660.750.6545090.552265电流0.2090.2060.2010.1900.1750.1570.1370.115角度48546066727884900.4477360.345

5、4920.2500010.1654350.0954920.0432280.0109260电流0.0940.0710.0520.0340.0180.0070.0000.000角度961021081141201261321380.0109260.0432270.0954910.1654330.2499980.345490.4477340.552262电流0.0000.0070.0180.0330.0490.0690.0920.113角度1441501561621681741800.6545060.7499980.8345640.9045070.9567720.9890731电流0.1370.156

6、0.1760.1910.2020.2090.209作的函数图像：Origin的数据分析：Linear Regression through origin for DATA2_B:Y=B*XParameter ValueError-A0-0.20928 4.62343E-4-RSDNP-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。2 线偏振光通过 1/2波片时的现象和1/2 波片的作用1/2 波片转过角度初始102030405060708090

7、检偏器 A 转过角度018385880100120140-检偏器的角度差-18202022202020-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态是：光的偏振面偏离原来的角度是波片光轴偏离角度的1/2波片后，光的偏振状2 倍。3 用1/4波片产生圆偏振光和椭圆偏振光波片转

8、 20 度角度010203040506070电流0.0320.0220.0160.0180.0270.0410.0590.078角度8090100110120130140150电流0.0970.1140.1260.1320.1300.1220.1080.090角度160170180190200210220230电流0.0700.0510.0340.0230.0170.0200.0290.044角度240250260270280290300310电流0.0650.0850.1050.1230.1340.1380.1360.125角度320330340350360电流0.1100.0900.069

9、0.0500.032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 0360 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 度左右达到真正消光，这是因为初始角度原因。波片转 45 度角度010203040506070电流0.0810.0810.0800.0790.0780.0760.0740.071角度8090100110120130140150电流0.0700.0690.0700.0690.0700.0720.0730.075

10、角度160170180190200210220230电流0.0780.0800.0820.0840.0840.0830.0820.080角度240250260270280290300310电流0.0780.0760.0740.0730.0720.0720.0720.073角度320330340350360电流0.0740.0760.0770.0790.081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：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 110 度和 290 度左右但到最小值，在 20 度和 200 左右达到最大值，这正

11、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 10 度左右的范围内，电流计的示数皆为 0，所以无法准确地找出消光点的角度。所以实验作出的函数图都有一定的倾斜。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

12、0 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。误差避免方法：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 A图中的 A 不是实际的 A 值，而是 A 的一个固定的倍数，改图的作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1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？1）透射光是入射自然光强的 1/3。2）透射光是最

13、大透射光强度的 1/3。答：（ 1）因为自然光通过偏振片后，光强减为原来的一半，所以得，。（ 2）直接有马吕斯定律：得 。2如果在互相正交的偏振片P1 和 P2 中间插进一块 1/4 波片，使其光轴跟起偏器P1 的光轴平行，那么透过检偏器 P2 的光斑是亮的？还是暗的？为什么？将 P2 转动 90后，光斑的亮暗是否变化？为什么？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。将其转过90度后，两者平行，所以光斑是明亮的。4 在第 2 题中用 1/2 波片代替1/4 波片，情况如何？答：情况与 1/4 波片相同。实验感想这次实验是我做的第3 个实验，第 2 个光学实验。 在这次实

14、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，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！XXXX项目可行性研究报告报告日期XXXX年XXXX月XXXX日目录第一节项目概况一、项目背景二、投资方简介三、目标公司简介第二节拟投资行业及市场概况第三节项目实施的必要性与可行性一、项目实施的必要性二、目标公司市场分析三、项目实施的可行性第四节项目内容及实施方案第五节项目效

15、益分析一、经营收入估算二、经营总成本估算三、经营利润与财务评价第六节项目风险分析及对策一、市场风险及对策二、技术风险及对策三、财务风险及对策第七节投资方案一、收购定价二、预计投资总额三、资金来源与支付四、 后续发展方案第六节报告结论第一节项目概况一、项目背景说明项目提出的背景、投资理由、拟投资国家的投资环境、在可行性研究前已经进行的工作情况及其成果、 重要问题的决策和决策过程等情况。二、投资方简介1、投资方基本情况及经营情况包括目标公司基本工商注册信息、产业布局、主要产品及用途、员工情况、股权结构及控股方信息、行业地位、历史沿革等。2、投资方实力和优势分析三、目标公司简介1、基本信息包括目标公

16、司基本工商注册信息、产业布局、主要产品及用途、员工情况、股权结构及控股方信息、行业地位、历史沿革等。2、经营情况（ 1）经营情况公司的产品在市场上进行销售、 服务的发展现状，包括历年产量、销售收入等。2）资产负债情况公司主要财务指标，要求能够反映公司盈利能力、经营能力、偿债能力等。第二节 拟投资行业及市场概况1、国内相关行业及市场概况2、国际相关行业及市场概况第三节 项目实施的必要性与可行性一、项目实施的必要性主要围绕公司战略目标， 根据公司产业资源协同发展的需要以及产品规划，结合产业政策等有关因素的支持与制约， 论证项目投资的必要性。二、目标公司市场分析运用统计分析原理， 分析目标公司产品销

17、售变化及市场发展趋势。1、市场规模研究目标公司产品及行业的整体规模，具体包括目标公司产品及行业在指定时间的产量、销售收入等。2、行业分析主要包括行业内主要品牌市场占有率、行业总销售量年增长率、行业发展方向、市场发展方向等。3、竞争格局包括主要竞争企业基本资料、 主要品牌经营策略、 竞争品牌近三年发展情况、行业竞争态势未来发展预测等。三、项目实施的可行性主要表现在以下方面：技术可行性。主要分析目标企业产品技术现状与规划是否符合公司战略，技术部门对目标公司实施的技术在行业内进行比选和评价，合理评估其技术先进性。经济可行性。 主要从企业理财的角度进行资本预算， 评价项目的财务盈利能力，预测项目投资回

18、收期、净现值等财务指标。社会影响。主要从资源配置的角度衡量项目的价值， 评价项目在符合区域经济发展目标、有效配置经济资源、增加供应、创造就业、改善环境等方面的效益。风险因素及对策。主要对项目的市场风险、 技术风险、财务风险、法律风险及社会风险等风险因素进行评价， 制定规避风险的对策， 为项目全过程的风险管理提供依据。第四节项目效益分析一、经营收入估算根据行业及公司历史数据对目标公司未来五年经营收入进行合理预测。二、经营总成本估算合理估算目标公司未来五年主营业务成本、期间费用和税金支出等。三、经营利润与财务评价合理估算目标公司未来五年的盈利水平， 并估算项目投资回收期、内部收益率、净现值等财务指标。第五节项目风险分析及对策本项目实施过程中，可能会面临来自各方面的风险，须对项目的政策风险、国别风险、市场风险、技术风险、管理风险、财务及税务风险、法律风险、经济及社会风险、后续整合风