【偏振光的产生与应用探究6200字（论文）】

[6]。当光波入射到不均匀的物体上时，除特殊方向以外也会因此产生双折射。把它分成两个偏振光，振动方向彼此垂直，传播速度不一样，折射率也不相等，这就是双折射现象。把光沿着晶体中的特殊方向进行传播，人们把它称为晶体光轴的双折射REF_Ref25672\r\h［1］。2.4起偏器和检偏器2.4.1起偏器和检偏器所有可以产生偏振光的光学元件都被统称为起偏器，它们可以被用于检验偏振光，也可以被称为检偏器，并且它们都被统称为偏振器REF_Ref26753\r\h[３]。2.4.2马吕斯定律线偏振光通过检偏器后的透射光强度随θ角变化的规律称为马吕斯定律。公式表达为I其中:I0I:投射光强度θ:入射光偏振化方向与检偏器偏振化方向夹角当以光线传播方向为轴转动检偏器时，I将发生周期性变化REF_Ref25672\r\h［1］。当θ=0°时，透射光的强度最大；当θ=90°，在消光状态附近透射光的强度极小；当0°＜θ2.4.3马吕斯定律的实验验证测量系统的偏振率。安置好实验设备并对偏振片进行旋转，记录光强最大值Imax和光强最小值Imin，然后利用公式P=2.验证马吕斯定理图2-3验证马吕斯定律装置图按图2-3所示放置光源，P1，P2和光强测量仪，通过调节P2与P1，让它们的透振方向相同，使此时光强度最大，θ=0°。绘制出I−θ和I−COS²θ的关系曲线图，并以此验证出马吕斯定律。3.观察圆偏振光和椭圆偏振光图2-4验证圆偏振光装置图按（图2-4）中的摆放位置放置P1和P2，让P1的透振方向是竖直的，P2的透振方向是水平的，只要使P1、P2的透振方向正交。将1/4波片按图示位置放于P1和P2之间。调节波片使激光束通过其光心并与波片垂直。转动1/4波片（改变入射线偏振光光矢量的振动方向与光在1/4波片内主截面的夹角θ），记录消光现象出现时P2的位置并解释。依次将1/4波片从消光位置转过15°、30°、45°、60°、75°、90°，每转过15°分别将P2慢慢转动360°，列表记录透过P2观察到的透射光强变化，说明经过1/4波片后相应透射光的偏振态（线偏振、椭圆偏振及圆偏振）。观察并记录结果。【实验结果与误差分析】系统的偏振率：Imax=0.416mwP=角度与光强的关系2.1数据整理θ10°20°30°40°50°60°70°80°90°cos²0.970.880.750.590.410.250.120.030.00光强I/mw0.350.300.250.210.150.090.040.010.00θ100°110°120°130°140°150°160°170°180°cos²0.030.120.250.410.590.750.880.971.00光强I/mw0.010.040.080.150.200.270.320.350.36θ190°200°210°220°230°240°250°260°270°cos²0.970.880.750.590.410.250.120.030.00光强I/mw0.340.310.270.220.160.080.040.020.01θ280°290°300°310°320°330°340°350°360°cos²0.030.120.250.410.590.750.880.971.00光强I/mw0.010.040.100.160.220.270.320.350.362.2光强I和θ的关系曲线图2.3光强I和cos²θ由图可知，I=0.35cos²θ，光强I和cos²θ是正比例的关系，实验结果满足马吕斯定律【误差分析】室内光线的变化会影响光强的测量。两个偏振片并没有垂直于激光，并且在旋转偏振片之后所检测到的的数据可能会变得不准确。激光器预热时间不足，激光不稳定。各种实验测量仪器的误差：实验中所使用的1/4波片都是用天然云母片进行筛选而获得。在光经过1/4波片后，快轴和慢轴的分量之间产生的附加相位差并不严格。其次，在安装和进行调整的过程中，1/4波长片和入射面的夹角和要求的45°会出现偏差，此后，起偏器和检偏角度会出现一些误差。读取错误。仪器的多年使用使得仪器老化，使得测量结果不精准。【总结提高】该实验可以帮助我们认识和理解光偏振的现象，及其对于生活和科学技术等领域的重大作用。实验主要通过有关宏观现象，即测量光强，来分析和解释微观现象，告知我们偏振光的一些特点。实验的过程本身并不困难，但是后期对于处理大量数据来说并不容易，MATLAB主要用于制作图形并选择适当的曲线类型来拟合观测数据，并且使用线性回归来证明马吕斯定律。我从这次实验中学习得到了很多知识，特别是在数据处理方面，懂得如何使用计算机使结果更加简洁明了。思考题：怎样由自然光得到线偏振光？线偏振光是通过反射产生的:如果入射角等于某一特定角度，反射光中只有垂直于入射面的振动，而平行于入射面的振动变为零，那么反射光就是线性偏振光。从自然光中通过偏振片直接获得线偏振光。当自然光以布儒斯特角入射时，透射光经过玻璃片堆的多次反射和折射，使得振动垂直入射面的部分越来越少，偏振程度越来越高。一般来说，经过大约10片玻璃片后，折射光可以被认为是线偏振光。如何区分自然光、圆偏振光、椭圆偏振光和部分偏振光？用偏振片观察，如果转动偏振片时，光线强度不发生变化，这束光就是自然光或圆偏振光。这时在偏振片前放置一个1/4波片，并再次转动偏振片，如果强度仍然没有变化，那就是自然光，如果出现两次消光，就是线偏振光，因为1/4波片可以将圆偏振光转化为线偏振光。如果用偏振片进行观察时，光强随偏振片的转动有变化但没有消光，则说明这束光是部分偏振光或椭圆偏振光，然后将偏振片停留在透射光强度最大的位置。在偏振片前插入1/4玻片，使玻片的光轴与偏振片的投射方向平行，再次转动偏振片，如果出现两次消光，就是椭圆偏振片，如果还是不出现消光，就是部分偏振片。如果旋转偏振片时出现两次消光，则说明这束光就是线偏振光。【对本实验的改进建议及创新见解】本实验采用He-Ne激光器为光源，用偏振片得到线偏振片来进行实验。经过检查发现半导体激光器输送出来的光是线偏振光，可以改进测定马吕斯定律的实验方法。由半导体激光器作为光源，发射出来的光是线偏振光。在光源后面紧接一个偏振片即可验证马吕斯定律。上述实验装置中的偏振片之前添加一个1/4波片，可以直接用来产生椭圆偏振光，其它部分则保持恒定。2.5波长片和圆偏振光、椭圆偏振光波长片也被称为波晶片，是从双折射晶体中切下的平行平面板。波长片的表面与晶体光轴平行，如图2-5所示。当一束平行线偏振光垂直入射波长片时，分解后形成的o光和e光的传播方向保持不变。设入射偏振光矢量的振动方向与光在晶体中内主截面的夹角为θ，入射光的振幅为I，按矢量分解法，o光的振幅为IsinθREF_Ref25672\r\h［1］。因o光和e光通过波长片时的光程也不同，设波长片的厚度为d,则o光和e光的光程分别为L0=n0d,Le=n图2-5波长片的光轴与平行表面由于o光和e光被在同一点的入射光分开，因此它们之间存在固定的相位差。经过波长片后，o光与e光之间的相位差δ=2πλ0（n对某一波长的单色光所产生的相位差δ=2kπ（k=1,2，3……）的波长片叫该单色光的全波长片，产生相位差δ=(2k+1)π当线偏振光垂直照射到全波长片和1/2波长片上时，出射光被认为是线偏振光。照射在1/4波长片上时，通常出射光为正椭圆偏振光REF_Ref25672\r\h［1］。椭圆偏振光的形成:椭圆偏振光是两列频率相同，振动方向彼此垂直且沿相同方向传播的线偏振光的组合。在波面内，其电矢量的端点轨迹为一椭圆。获得一般的椭圆偏振光。只要让自然光连续通过一个起偏器和一个波晶片，起偏器将自然光变为线性偏振光，波晶片将线性偏振光分为o光和e光，由于它们在晶体中的传播不同，就会产生一定的相位差δ，射出晶片后，e光和o光相互结合以获得椭圆偏振光。把射出晶片的两个分量写成：EEE以上为椭圆方程、由此得到椭圆偏振光REF_Ref25672\r\h［1］。

3偏振的应用3.1偏振在摄影技术方面的应用1使用偏振镜在非金属表面设置亮斑当一个光束被投射到光滑的非金属表面（例如油漆或光滑的缎面）上时，光的单向反射光通常就会是这个图像的最高亮度。转动偏振器，这样可以去除光点，复制物体的纹理，并使图像的颜色和颜色适合于摄影师。2使用偏振器增加彩色图像颜色饱和度由物体表面的单向反射形成的光点在某种程度上可以使图像更加活跃，但也可能导致物体表面的部分纹理损失，并显著降低颜色图像的饱和度。光点具有偏振特性，利用偏振器来减小或消除这些光点可使图像色彩饱和度在不同程度上甚至显著增加。3目标检测有时候强度特征不明显的物体（例如树荫下的卡车）用普通拍照技术看不出来，但是偏振图片就非常明显，常用于军事。3.2偏振在生活中的应用1.用于汽车大灯和挡风玻璃的偏振玻璃可防止强光晚上，车的前灯会发出强烈的反射光，会影响司机开车时的安全性，使司机无法睁开眼睛。当使用偏振玻璃代替前灯玻璃时，发射的光具有偏振。同时，偏振玻璃也被用于汽车的前玻璃，其振动传输方向与光的偏振方向正交，不仅可以防止车辆的强烈光的刺激，而且还可以看到由来自其斜坡的光照亮的物体。2.LCD液晶屏液晶技术的原理是在具有不同插入槽的两个平面之间注入液晶。两个平面的槽彼此垂直。换句话说，如果从北向南表示一个平面上的分子，而从东向西表示另一个平面的分子，则两个平面之间的分子将成为一个90度扭曲的排列状态。因为光沿着分子取向向前移动，所以每次通过液晶时，它将转动90度。该分子再一次形成垂直显示器，在该显示器中，光可以直接通过，而不转向任何方向。但是当你在液晶上施加电压时，分子又会形成一个垂直的显示，光可以直接传输，此时它不会朝任意方向转动。偏振光的技术可以在对某些药物作用有反常反应的高龄、出血性神经疾病等患者进行应用，但不能对神经系统阻碍患者进行治疗。偏振光主要有利于光热光合作用，光电光合作用，光化学光合作用，光活性免疫化学作用，光磁化学作用，以及由激光合酶催化作用，照射进入人体后的光可以同时产生与人体相应的不同光点光电反映，光谱中光电效应的积累有利于有效治疗人体相应的眼科病症，有效消除疼痛。例如：疾病诊断。病变细胞和正常细胞在光照射下偏振状态不同。

4结论振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振，它是横波区别于其他纵波的一个最明显的标志。光波中电矢量振动的空间分布对于光的传播方向失去对称性的现象叫做光的偏振。只有横波才能产生偏振现象，故光的偏振是光的波动性的又一例证。目前生活中应用最多的就是在摄影镜头前配置一个偏振镜有效地消除反光，使用偏振镜观看立体电影，汽车开灯时使用偏振片防止夜晚对面的车灯晃眼，电子产品市场中的液晶显示器也用到了偏振光等等，通过查找资料可以了解到很多有关偏振光的相关知识，由这些知识了解到某些昆虫的眼睛对偏振光很敏感，因此可以依据这些去发明出新的眼镜，不止能遮光还能用于导航，以及现在的物质探测、目标检测也可以运用到偏振