华科物理实验——偏振与双折射

【数据处理】 1.观察双折射现象。

答：观察物体时，看到了两个敏感程度不同的像，当旋转镜座时，像的位置会出现相对移动 2.透过 P P 2 2 的光强 I I 与 与 P P 1 1、P P 2 2 的透光轴夹角θ之间的关系（验证马吕斯定律）答：数据记录如下表：

(1)在 matlab 软件中用极坐标画出 I-θ关系图 如下图所示：

（2）在 Excel 软件中用直角坐标系画出2cos I   关系图 如下图所示：

（3）结果分析 从第一个图中可以看出由 I   曲线是一个半圆，方程为可看作  0 0 cos ,0, I I I      ，0I 是半径。于是20 01 cos2 2 cos2 2I I I   ，令202 ,2I A  ，则  2 2cos , 0, / 2 I A     ，从而验证了马吕斯定律。

由2cos I   曲线可得拟合曲线为：I=135.85 cos2 θ-4.1362，相关系数 R 2 =0.9936，故存在线形关系2 2cos I A  ，2A 是线性系数，从而也验证了马吕斯定律。

误差分析：由于第一个图没办法通过曲线拟合出严格的数学公式，所以就定性的分析误差产生的原因。

1． 由于所测电流不太稳定，所以电流真正为零的点找出来时存在误差，从而导致了后续的测量误差。

2． 在旋转角度时，并没有调得很精确，由于最小分度值为 2°，所以角度大概存在 1°左右的误差。

3． 实验中并不能完全将仪器调节到同轴等高，这就对于 P 2 旋转时通过其的光强大小有误差。

4． 偶然误差，从图中可以明显地看出，倒数第二个数据存在较大的偏差，可能由于调节角度时过大了。

y = 135.85x-4.1362 R² = 0.9963 ***1400.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10电流 I/x10--7 7 A A COS 2 θ 光强与两透光轴夹角的关系图

3.验证圆偏振光 结果分析：从表中可以看出，电流极差为 72.2-39.8=36.8（x10-7 A）<50（x10-7 A）,在误差允许范围之内。误差产生的主要原因是因为偏振片与波片难以调到完全同轴等高，所以通过 P2后的光强大小有所不同，相应的测得的电流也就有所不同。

4.透过 2 P2 的光强 I I 与夹角φ之间的关系（1）在 matlab 软件中用极坐标画出 I-θ关系图。

图像如下图所示：

（2）理论 I   关系图 由光强公式  2 2 2 2 2cos cos sin sin I A      ，取 1 A ，/3   ，作出 I   的理论曲线，如下。

结果分析：通过比较实验曲线和理论曲线，发现两曲线的轮廓还是非常相似的，但实验曲线存在以下问题：

1． 实验曲线并非完全对称，理论上来说应该在 0°90°180°270°时取到极值，但在本次实验中，却在 0°80°170°260°时取到了极值，分别比理论角度前移了 10°，误差原因可能是由于在 0°时所找到的并不是极大值，极大值应存在于略为大于 350°的地方。

2． 实验曲线不够光滑，有个别突出的点，比如说 10°20°170°210°，这些角度处的误差较大，原因应该属于操作不够精确所带来的，这样一次测量的偶然误差较大。

【实验建议及实验小结】 】 实验建议：本次实验的所有数据都是通过一次测量所获得的，所以存在较大的偶然误差，建议数据的测量应多测几组，比如说三组。然后就是仪器同轴等高的控制，应该在某个高度上设置一条长的水平导轨，这样偏振片和波片只能水平移动，从而控制同轴等高。

实验小结：在本次实验中，我通过实验验证了物理课上所学的马吕斯定律和圆偏振光，并观测到了晶体的双折射现象以及椭圆偏振光通过偏振片后的光强变化，加深了自己对于波动光学某些部分的理解。同时，也体会到了做实验需要有严谨负责的态度，这样在记录数据时才会有足够的耐心，这样记录的数据也比较的精确。

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物理实验心得体会

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