用Origin8.0軟件處理偏振與雙折射實驗數據

李瑞霞 范雅靜 范淑媛

摘 要：本文介紹了偏振與雙折射實驗的主要教學內容及運用Origin8.0軟件處理數據和制圖。

關鍵詞：馬呂斯定律 橢圓偏振光 Origin8.0 作圖

中圖分類號：O436 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（c）-0012-02

大學物理實驗是高等學校理工科學生必修的一門基礎課程。在實驗教學過程中，往往需要對大量的實驗數據進行處理和作圖，學生感覺很頭疼。現在計算機技術發展很快，出現了一批優秀的數據處理以及作圖軟件。其中用Origin8.0處理實驗數據非常簡單，只需要輸入實驗數據，然后再選擇相應的菜單命令，點擊相應的工具按鈕就可以繪制出相關的圖形。本文將簡單地介紹一下運用Origin8.0軟件處理偏振與雙折射實驗數據。

1 偏振與雙折射實驗及數據處理

本實驗的主要教學內容是驗證馬呂斯定律和檢測橢圓偏振光通過檢偏器的光強。實驗結果會得到大量的實驗數據，用Origin8.0軟件來處理數據作圖。

1.1 驗證馬呂斯定律

按照馬呂斯定律，強度為的線偏振光通過檢偏器后，透射光的強度為，式中為入射光的偏振方向與檢偏器透光軸之間的夾角。當以光線傳播方向為軸轉動檢偏器時，透射光強度I將發生周期性變化。（見圖1）

如圖1所示，轉動檢偏器，使其與起偏器透光軸方向正交，此時光電流計示值最小。使兩偏振器透光軸夾角從0°～90°，每隔10°測量1個點，測量透射光強I。要求用直角坐標繪制圖。得到的實驗數據（見表1）。

1.2 檢測橢圓偏振光通過檢偏器的光強

光路圖如圖2所示：激光通過起偏器后就成為線偏振光。波片C的光軸與之透光軸夾角只要不是0°，45°，90°，則通過波片C后就是橢圓偏振光。將檢偏器轉動360°，光檢測器檢測后之光強，就可以得到橢圓偏振光在360°范圍內的合成光強的變化。（見圖2）

首先推導橢圓偏振光經過后的合成光強表示式。

設C與透光軸之夾角為，C與透光軸夾角為，光經過后，變為線偏振光，其光矢量的振幅為A，在波片入射面上將被分解為e光和o光（均相對于C）：

通過波片C后將產生一位相差，對波片，通過C之后的只有與透光軸平行之分量才能通過：

與有一相位差，它包含了波片產生的位相差，還包含所帶來的附加的位相差。與合成后的光矢量振幅設為：

則干涉光強為I：

對于波片，，所以：

實驗中使30°，轉動一周，然后以極大值處為起始點（0°）。測量之關系。每10°測量1個點。要求用極坐標繪制圖。實驗數據（見表2）。

1.3 用Origin8.0作圖

打開Origin8.0軟件，將表1中的數據粘貼到Book1中，然后選中數據，點散點圖，接著點菜單欄中的”Analysis”-“Fitting”-“Fit Linear”-“Open Dialog”，點擊”OK”。就會出現如下線性擬合圖，相關參數也給出來了。（見圖3）

同理，打開Origin8.0軟件，輸入表3中的數據，點擊”Polar”極坐標圖，漂亮的極坐標圖就出來了，如圖4所示。需要強調的是若要把Origin8.0頁面上的圖導出來，不能點”Copy“選項，而要點”Copy Page“選項。

2 結語

利用計算機輔助實驗教學，必將成為一種重要的教學手段。用好Origin8.0軟件，對物理實驗數據的處理和繪圖幫助很大，Origin8.0軟件的功能非常強大，希望與大家共同探討學習。

參考文獻

[1]熊永紅，張實昆，任忠明，等.大學物理實驗[M].科學出版社，2007.