识别5种偏振光

棱丝

识别5种偏振光
Waterside(浙大光学博士生)

这5种是指自然光、线偏振光、椭圆偏振光、圆偏振光、部分偏振光。
椭圆偏振光是所有完全偏振光的统称，线偏振光和圆偏振光都是其特例。
光源射到线偏振器件上并使其转一圈，出射光无明暗变化的是自然光或圆偏振光；有明暗变化的，则可能是椭圆偏振光、线偏振光、部分偏振光。

首先我们识别出自然光和圆偏振光：
若输出无明暗变化，则插入一枚1/4波片，再转动偏振器件，出现明暗变化，光源是圆偏振光，无明暗变化的是自然光。


再识别出椭圆偏振光、线偏振光、部分偏振光。
将光源射到一个消光比很高的偏振器件上(10万比1)并转动它，完全消光的是线偏振光；暗下来但未全消光的，则可能是椭圆偏振光，也可能是部分偏振光。


最后识别出椭圆偏振光与部分偏振光。
部分偏振光属于偏振光+非偏振光的组合。在不提前了解椭圆偏振光的偏振性质情况下，很难用单个光学器件区分出椭圆偏振光和部分偏振光。最后只能使出终极杀器：斯托克斯矢量偏振计。
斯托克斯矢量是偏振光的一种数学表示方式，它能够表征偏振光，也能够表征非偏振光和部分偏振光（不像琼斯矩阵，只能表征偏振光）。


从原理上，只要将光通过4枚偏振器件（编号为分别L1, L2, L3, L4），透过的光强分别为 I1， I2， I3, I4。这4枚偏振光学器件依次要求为：L1是中性滤光片，对所有偏振态光的透过率均为50%，童叟无欺；L2是线性偏振片，透光轴朝向是垂直朝向；L3也是线性偏振片，透光轴朝向与垂直朝向成45°夹角；L4是右旋圆偏振片。将测得的四个光强I1， I2， I3， I4进行如下计算：（2*I1, 2*I2-2*I1，2*I3-2*I1, 2*I4-2*I1）即是测量光的斯托克斯矢量，用（I,Q,U,V）代表。若（Q^2+U^2+V^2）=I^2,那么是椭圆偏振光；若（Q^2+U^2+V^2）<I^2，则为部分偏振光。
到此全部结束。


最后说明一下，实际上最开始的五种偏振光若通过上面操作得到斯托克斯矢量，即可全部分辨出来。
单纯的使用偏振片无法完全区分,应再加上一枚1/4波片,具体如下：在光源与光屏之间加一块偏振片，将偏振片转动一周进行如下观察：
1.若光强随偏振器件的转动而无变化,这束光是自然光或圆偏振光.这时在偏振片前面放1/4波片,再转动偏振片.如果强度仍然没有变化是自然光；如果出现两次消光,则光源是圆偏振光,因为1/4波片能把圆偏振光变为线偏振光。
2.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彻底消光,则这束光是部分偏振光或椭圆偏振光.这时可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波片,使波片的光轴与偏振片的投射方向平行,再次转动偏振片会若出现两次消光,即为椭圆偏振光,即椭圆偏振片变为线偏振光；若还是不出现消光,则为部分偏振光。
3.如果随偏振片的转动出现两次消光,则这束光是线偏振光。

===完===

棱丝

我将新买衬衣的包装透明塑料口袋剪一小块下来，贴于熊猫6X30屋脊的目镜，然后就用偏振器件检测有无相位膜，诶，出现彩色的两个半圆啦，哈哈哈。
其实，我这具镜子是200多元买的无相位膜低端屋脊望远镜。

pcsms_rk9zolER

没图片，理解不了

dagongniu

理论脱离实际的典范

棱丝

pcsms_rk9zolER 发表于 2018-9-11 19:29
没图片，理解不了

那位博士生的原贴也没有图片，没法呀。

醒梦雨花

好文章，学习了！

贾罗德

这位“水畔”先生好像是上海博冠望远镜的校友哦