Excel軟件在偏振光實驗數(shù)據(jù)處理中的應用

摘 要：本文主要為了說明Excel在偏振光實驗數(shù)據(jù)處理中的應用步驟。Excel對進行偏振光實驗數(shù)據(jù)處理既可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理簡單化，又可以準確作圖。

關鍵詞：Excel；偏振性；馬呂斯定律

中圖分類號：TP317.3

偏振特性是光波作為橫波區(qū)別于縱波的一個重要特性，是波動光學教學中的一個重要部分。近幾十年來，隨著光學的飛速發(fā)展，對光的偏振特性研究成為令人關注的焦點，對光的偏振特性知識的掌握也成為必需。但是，在實際教學中學生對光的偏振特性接觸的較少，不易理解。通過光學實驗讓學生掌握光的偏振現(xiàn)象，是理論與實驗相結合的好方法。光學實驗中，對光的偏振現(xiàn)象研究的一個重要內(nèi)容是利用激光功率計測光強驗證馬呂斯定律，傳統(tǒng)實驗數(shù)據(jù)處理的方法有一定的弊端，如果在處理過程中稍有不慎就不能正確反映物理量之間的關系，得到錯誤的結論。Excel有數(shù)據(jù)分析和繪圖兩大功能，熟練使用它可以大大地提高效率，從而達到事半功倍的效果。

計算機作為信息時代的標志具有多種功能。利用計算機軟件進行數(shù)據(jù)處理和作圖是信息時代的要求，這就要求我們要及時調(diào)整教學內(nèi)容，采用現(xiàn)代教學手段。對學生來說也是一個鍛煉，可以讓他們學會思考，提高學習興趣，提高他們的計算機的應用能力。

1 實驗原理

某些晶體對兩個互相垂直的光矢量振動具有不同的吸收本領。具有這種選擇性吸收性質(zhì)的晶體稱為二向色性晶體。當入射光的振動方向與晶體的光軸垂直時，光被吸收而不能透過；當入射光振動方向與晶體光軸平行時，光很少被吸收而能透過晶體。在塑料薄膜上涂敷一層二向色性的微晶，然后拉伸薄膜，使二向色性晶體沿拉伸方向整齊排列，把薄膜夾在兩個透明塑料片或者玻璃片之間便成為偏振片。每塊偏振片都有一個特有的偏振化方向，即當光波穿過它時，只允許光矢量的振動方向與偏振化方向平行的光波通過，而光矢量的振動方向與偏振化方向垂直的光波被吸收。因此，自然光通過偏振片后，就成為光矢量的振動方向與偏振化方向平行的偏振光。

若在偏振片 后面再放一偏振片P2，P2就可以檢驗P1后的光是否為偏振光，即P2起了檢偏器的作用。當起偏器P1和檢偏器P2的偏振化方向之間的夾角為θ時（如圖2所示）則通過檢偏器P2的偏振光強度I滿足馬呂斯定律[3]：

2 實驗數(shù)據(jù)分析及討論

傳統(tǒng)的做法要求學生用坐標紙描點畫圖，不僅費時、費力，而且學生實驗報告作圖誤差普遍較大。在作圖時主觀因素多隨意性強，人為改變繪圖比例缺乏對數(shù)據(jù)進一步分析和處理，不能正確反映各物理量之間的關系。

針對出現(xiàn)的這些問題結合實際，我們提出讓學生用計算機來處理數(shù)據(jù)，即利用excel處理數(shù)據(jù)。excel是一個多文檔界面，集數(shù)據(jù)處理和圖形繪制為一體的軟件。數(shù)據(jù)分析主要包括曲線擬合、排序計算、統(tǒng)計等各種完美的數(shù)據(jù)分析功能。

由馬呂斯定律知，I與 之間是成余弦關系，只要由測量的數(shù)據(jù)得出I～ 關系圖是余弦圖像就驗證了馬呂斯定律的正確性。

下面我們分步驟講一下利用excel在光偏振實驗中驗證馬呂斯定律的具體方法：

2.1 數(shù)據(jù)輸入

2.2 曲線繪制

3 結束語

本文分步驟介紹了excel在光偏振實驗數(shù)據(jù)處理中的應用。用excel來進行光偏振實驗數(shù)據(jù)處理不僅可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理簡單化，還可以準確作圖。對提高學生計算機應用能力，開拓視野，激發(fā)學生的創(chuàng)造能力，對今后的學習和工作都有大有裨益。

參考文獻：

[1]肖井華，蔣達雅，陳以方.大學物理實驗教程[M].北京：北京郵電大學出版社，2005.

[2]柴成鋼，羅賢清，丁儒牛.大學物理實驗[M].北京：科學出版社，2004.

[3]原所佳.物理實驗教程[M].北京，國防工業(yè)出版社，2007.

作者簡介：羅春霞（1982.03-），女，物理教研室講師，碩士。

作者單位：武漢東湖學院，武漢 430012