顯色偏振實(shí)驗(yàn)論文

1、顯色偏振實(shí)驗(yàn)論文顯色偏振實(shí)驗(yàn)論文顯色偏振實(shí)驗(yàn)論文你對(duì)偏振光了解多少呢？你聽(tīng)說(shuō)過(guò)偏振光變色嗎？你又對(duì)它們的應(yīng)用了解多少呢？它的應(yīng)用在我們?nèi)粘Ｉ钪袩o(wú)處不在，在科技領(lǐng)域更是大顯身手。就連一些動(dòng)物也少不了用偏振光來(lái)辨別方向。很有意思吧，你想不想了解的更詳細(xì)呢？我們已經(jīng)知道，光波是橫波，即光振動(dòng)方向垂直于光的傳播方向但在垂直于光傳播方向的平面內(nèi)，光振動(dòng)還可能有多種可能的取向，或說(shuō)電場(chǎng)強(qiáng)度（與磁感應(yīng)強(qiáng)度）在這樣的平面內(nèi)還可以在方向和大小上作多種可

2、能的變化光在傳播中會(huì)表現(xiàn)出與光的橫向振動(dòng)狀態(tài)有關(guān)的特性反映光的這種特性的現(xiàn)象稱為光的偏振現(xiàn)象這是橫波所特有的現(xiàn)象，縱波就沒(méi)有偏振現(xiàn)象。早在17世紀(jì)人們就觀察到光的某些偏振現(xiàn)象，例如方解石晶體的雙折射現(xiàn)象，然而當(dāng)時(shí)光的波動(dòng)理論尚未完善建立，也就不知道這種現(xiàn)象意味著光波是橫波，直到T楊和AJ菲涅耳發(fā)展完善了光的波動(dòng)理論，并提出光波是橫波；JC麥克斯韋發(fā)展了電磁理論，肯定了光是電磁波，人們才對(duì)光的偏振現(xiàn)象有了深入的了解實(shí)驗(yàn)裝置十分簡(jiǎn)單，最下面

3、是一個(gè)自然光，上面有兩個(gè)偏振片，分別是偏振片1和偏振片2中間是一排厚度不等的潑片。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片2時(shí)，可以看到不同厚度的偏振片顯不同的顏色，且顏色隨偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)而變化成互補(bǔ)的顏色，轉(zhuǎn)動(dòng)一周顏色變化四次。并伴隨有明暗的變化。轉(zhuǎn)動(dòng)一周有兩次明兩次暗的變化。（裝置簡(jiǎn)略圖見(jiàn)圖5）1.偏振光實(shí)驗(yàn)中的基本知識(shí)：正如光的干涉和衍射現(xiàn)象揭示了光的波動(dòng)性，光的偏振現(xiàn)象則表明了光及所有電磁波是橫波。光振動(dòng)的方向特性，即光的偏振性。根據(jù)光矢量對(duì)傳播方向的不對(duì)稱情

4、形，光可分為線偏振光、自然光、部分偏振光、橢圓偏振光和圓偏振光。在自然狀態(tài)下發(fā)光體中的大量分子原子先后間歇發(fā)光時(shí)，光振動(dòng)在垂直于光傳播方向－的平面內(nèi)不論是振動(dòng)的方向或是振幅的大小都是隨機(jī)變化的，各方向有相同的概率，沒(méi)有哪個(gè)方向占有優(yōu)勢(shì)，這樣的光波稱為自然光或非偏振光作為一種示意圖，自然光的光振動(dòng)可以用圖1表示在自然光中，各個(gè)方向的光振動(dòng)之間沒(méi)有固定的相位關(guān)系我們研究光的偏振性質(zhì)時(shí)，常在垂直于光傳播方向的平面內(nèi)把光振動(dòng)分解為兩個(gè)相互垂直方

5、向的分振動(dòng)對(duì)于自然光，在任意取定的兩個(gè)相互垂直的方向上分解出的兩個(gè)分振動(dòng)都有相同的振幅，但無(wú)固定的相位關(guān)系。如圖2圖1圖2光波的光振動(dòng)滿足確定規(guī)律的光，稱為偏振光。當(dāng)一束光中只有一個(gè)固定方向的光振動(dòng)時(shí)，稱為線偏振光或平面偏振光，如圖3所示。包含光振動(dòng)方向與光傳播方向的平面稱為振動(dòng)面除線偏振光外，還有圓偏振光和橢圓偏振光。它們都可以看作是兩個(gè)振動(dòng)面相互垂直的、有一定相位差的線偏振光的疊加。將自然光轉(zhuǎn)換成偏振光的過(guò)程稱為起偏。光傳播中發(fā)生的

6、某些過(guò)程可以產(chǎn)生起偏的作用，根據(jù)這些過(guò)程的原理制成的光學(xué)器件可以人工實(shí)現(xiàn)起偏。這樣的光學(xué)器件稱為起偏器常用的一種能產(chǎn)生線偏振光的器件稱為偏振片它是用只允許某個(gè)方向的光振動(dòng)通過(guò)的高分子薄膜膠合在特制的無(wú)應(yīng)力平玻璃片之間制成的這層高分子薄膜是經(jīng)過(guò)拉伸并碘化的聚乙烯醇薄膜，使其中碳?xì)浠衔锓肿友乩旆较虺蔀楹獾拈L(zhǎng)鏈當(dāng)光照射到偏振片上時(shí)，與分子長(zhǎng)鏈方向平行的光振動(dòng)分量被吸收，與鏈垂直的光振動(dòng)分量可以透過(guò)偏振片的這個(gè)p2偏振片1波片人眼P1圖4

7、偏振片2A1A1αA1oP2A2oA1o圖5P1⊥P2時(shí)圖6P1∥P2時(shí)3偏振光的其他應(yīng)用：日本奈良尖端科技研究生院的大門(mén)寬教授應(yīng)用“圓偏振光光電子衍射原理”開(kāi)發(fā)成功立體顯微鏡，能夠把原子的排列結(jié)構(gòu)擴(kuò)大100億倍，從而使人得以對(duì)微觀世界的物質(zhì)進(jìn)行立體性的觀測(cè)和攝影。這是在世界上第一次對(duì)物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)進(jìn)行高倍率的觀測(cè)，它的觀測(cè)倍率要比現(xiàn)有最高水平的電子顯微鏡提高大約200倍，今后在開(kāi)發(fā)超導(dǎo)物質(zhì)等新功能材料及解析催化劑的反應(yīng)機(jī)制等應(yīng)用物理和

8、化學(xué)領(lǐng)域?qū)?huì)發(fā)揮重要作用。鳥(niǎo)類具有一種磁場(chǎng)感知系統(tǒng)，一種是能把偏振光轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光，從而起到指南針的作用。蜜蜂復(fù)眼的每個(gè)單眼中相鄰地排列著對(duì)偏振光方向十分敏感的偏振片，可利用太陽(yáng)準(zhǔn)確定位?？茖W(xué)家據(jù)此原理研制成功了偏振光導(dǎo)航儀，早已廣泛用于航海事業(yè)中。TN液晶顯示器的原理：TN液晶顯示器是在一對(duì)平行放置的偏光板間填充了液晶。這一對(duì)偏光板的偏振光方向是相互垂直的。液晶分子在偏光板之間排列成多層。在正常情況下光線從上向下照射時(shí)，通常只有一個(gè)角度

9、的光線能夠穿透下來(lái)，通過(guò)上偏光板導(dǎo)入上部夾層的溝槽中，再通過(guò)液晶分子扭轉(zhuǎn)排列的通路從下偏光板穿出，形成一個(gè)完整的光線穿透途徑。當(dāng)液晶分子豎立時(shí)光線就無(wú)法通過(guò)，結(jié)果在顯示屏上出現(xiàn)黑色。這樣會(huì)形成透光時(shí)為白、不透光時(shí)為黑，字符就可以顯示在屏幕上了。以斯托克斯參量為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的偏振成象和偏振識(shí)別相技術(shù)近幾年發(fā)展很快，現(xiàn)已成功的應(yīng)用于衛(wèi)星周圍的大氣測(cè)量，遙感現(xiàn)象，地形地貌的高空照相，軍事目標(biāo)識(shí)別和雷達(dá)成象等系統(tǒng)，由于采用了光的偏振參量作為成象

10、因子，因而它比單純的強(qiáng)度成象記錄了更多的信息，對(duì)于分辨那些質(zhì)料不同但顏色和反射強(qiáng)度相同的景物顯示出巨大的優(yōu)越性。顯色偏振在光信息系處理中得到廣泛的應(yīng)用，如磁光空間光調(diào)制器（MOSIM）中，獲得干涉的亮暗場(chǎng)等。除了這些用處外，偏振光還有許多奇妙的應(yīng)用等著我們?nèi)ヌ剿?。參考文獻(xiàn)：《近代光信息處理》宋菲君S.Jutamulia編北京大學(xué)出版社《光學(xué)－近代物理導(dǎo)論》陳熙淇編北京大學(xué)出版社《大學(xué)物理導(dǎo)論》向義和編北京大學(xué)出版社《近代物理技術(shù)試驗(yàn)》尚