偏振光干涉的应用(照相机镜头表面加滤光片是光的偏振现象的应用)

偏振光干涉的应用

偏振光干涉具体应用的例子有晶体双折射率的测定，光测弹性力学与金属、薄膜折射率的测定，椭圆偏振光的检验等。

利用干涉现象可以检测加工过程中工件表面的几何形状与设计要求之间的微小差异。

例如要加工一个平面，则可首先用精密工艺制造一个精度很高的平面玻璃板。使样板的平面与待测件的表面接触，于是此二表面间形成一层空气薄膜。若待测表面确是很好的平面，则空气膜到处等厚或者是规则的楔形。当光照射时，薄膜形成的干涉光强呈一片均匀或是平行、等间隔的直条纹。如果待测表面在某些局域偏离了平面，则此处的干涉光强与别处不同或者干涉条纹在该处呈现弯曲。从条纹变异的情况可以推知待测表面偏离平面的情况。

照相机镜头表面加滤光片是光的偏振现象的应用

A、在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时水面下的景物，由于偏振片的作用，过滤反射光，可使景像清晰，故A正确；
B、用光导纤维传送图象信息，这是光的全反射的应用，故B错误；
C、眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹，这是光单缝衍射的现象，故C错误；
D、太阳光通过三棱镜，因各种光的折射率不同，形成彩色光谱，这是光的折射的结果，故D错误；
故选：A

为什么自然光射到两种介质界面上使反射光与折射光垂直时,它们就都是偏振光

光是一种电磁波，电磁波是横波。而振动方向和光波前进方向构成的平面叫做振动面，光的振动面只限于某一固定方向的，叫做平面偏振光或线偏振光。通常光源发出的光，它的振动面不只限于一个固定方向而是在各个方向上均匀分布的。这种光叫做自然光。光的偏振性是光的横波性的最直接，最有力的证据，光的偏振现象可以借助于实验装置进行观察，P1、P2是两块同样的偏振片。通过一片偏振片p1直接观察自然光（如灯光或阳光），透过偏振片的光虽然变成了偏振光，但由于人的眼睛没有辨别偏振光的能力，故无法察觉。如果我们把偏振片P1的方位固定，而把偏振片P2缓慢地转动，就可发现透射光的强度随着P2转动而出现周期性的变化，而且每转过90°就会重复出现发光强度从最大逐渐减弱到最暗；继续转动P2则光强又从接近于零逐渐增强到最大。由此可知，通过P1的透射光与原来的入射光性质是有所不同的，这说明经P1的透射光的振动对传播方向不具有对称性。自然光经过偏振片后，改变成为具有一定振动方向的光。这是由于偏振片中存在着某种特征性的方向，叫做偏振化方向，偏振片只允许平行于偏振化方向的振动通过，同时吸收垂直于该方向振动的光。通过偏振片的透射光，它的振动限制在某一振动方向上,我们把第一个偏振片P1叫做“起偏器”，它的作用是把自然光变成偏振光，但是人的眼睛不能辨别偏振光。必须依靠第二片偏振片P2去检查。旋转P2，当它的偏振化方向与偏振光的偏振面平行时，偏振光可顺利通过，这时在P2的后面有较亮的光。当P2的偏振方向与偏振光的偏振面垂直时，偏振光不能通过，在P2后面也变暗。第二个偏振片帮助我们辨别出偏振光，因此它也称为“检偏器”。
n前言
干涉和衍射—光的波动性
偏振—光是横波
光的偏振现象
偏振元件
应用
n光的矢量性 —光是横波
K为波面的法线方向，S为光波的能量传播方向。
在各向同性的介质中S与K同向。在各向异性的介质中S与K不同向。

自然光线偏振光

部分偏振光 圆偏振光 椭圆偏振光
部分偏振度定义
椭圆偏振光的形成（两个互相垂直的振动的合成）
椭圆方程式
改变光的偏振态的方法
1、利用偏振片
2、利用反射现象
3、利用双折射晶体
n光的散射
利用偏振片产生偏振光
马吕斯定律（1809年）和消光现象

菲涅耳公式
布鲁斯特角：
利用布儒斯特角产生偏振光
全反射时光的偏振态的改变
反射波的振幅比可以改写为：

当入射角大于或等于临界角sin-1(n)时
全反射时的相位改变
菲涅耳棱体
n晶体光学
晶体光学元件
1、偏振器件
尼科耳棱镜
格兰棱镜
2 波晶片
构造：单轴晶体使其光轴与表面平行

入射光 1/4波片
检验偏振光的光路
n偏振光的检验
借助检偏器和1/4波晶片检验光的5种偏振态
1.只用检偏器（转动）：
对于线偏光可以出现极大和消光现象。
对于椭圆偏光和部分偏光可以出现极大和极小现象。
对于圆偏光和非偏光各方向光强不变。
2.用1/4波晶片和检偏器（转动）：
对于非偏光（自然光）各方向光强不变。
对于圆偏光出现消光现象（原因）。
对于部分偏光仍出现极大和极小现象。
对于椭圆偏光，当把1/4波晶片的快慢轴放在光强极大位置时出现消光现象（原因）。
平行偏光干涉的装置
（干涉的三条件：频率、振动方向、初位相—相同）
装置：自然光+起偏器P1+波晶片+检偏器P2
偏振光的干涉的结果

n现象
单色光照明厚度变化的波晶片P1 ^ P2，P1II P2，亮暗纹互补
白光照明厚度变化的波晶片P1 ^ P2，P1II P2，彩色互补（如红色与青色，绿色和紫色，黄色和蓝色等）显色偏振
其他产生双折射的机理和应用
光测弹性（由于材料的内、外应力造成双折射现象）
检查玻璃、塑料等的内应力
桥梁、矿井、水坝和机械工件等的应力分布的监测和模拟。
地震预报。
克尔效应和普克尔效应（由于电场造成双折射现象）—高速光开关。
n旋光现象的观察和测量
1811年由阿喇果和毕奥发现
石英、松节油、糖溶液中有旋光现象
左旋和右旋—与旋光物质的结构有关（1822年赫谢尔发现）
旋光计—测量糖溶液的浓度
会聚偏光的干涉
n椭圆偏振光法测定介质薄膜的厚度和折射率
在现代科学技术中，薄膜有着广泛的应用。因此测量薄膜的技术也有了很大的发展，椭偏法就是70年代以来随着电子计算机的广泛应用而发展起来的目前已有的测量薄膜的最精确的方法之一。椭偏法测量具有如下特点：
能测量很薄的膜（1nm），且精度很高，比干涉法高1-2个数量级。
是一种无损测量，不必特别制备样品，也不损坏样品，比其它精密方法：如称重法、定量化学分析法简便。
可同时测量膜的厚度、折射率以及吸收系数。因此可以作为分析工具使用。
对一些表面结构、表面过程和表面反应相当敏感。是研究表面物理的一种方法
椭偏仪的光路图
椭偏仪的基本原理
入射光的P分量
入射光的S分量
反射光的P分量和S分量的比值—椭圆参量
r=RP/Rs=tanyexp(iD)=f(n1, n2, n3,f1，d，l）
n总结
光是横波具有五种偏振态
光与物质相互作用时会发生偏振态的改变
偏振元件：偏振片、偏振棱镜、波片
应用：光测弹性、旋光计、椭偏仪、电光调制

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