顯色偏振實驗論文

1、顯色偏振實驗論文顯色偏振實驗論文顯色偏振實驗論文你對偏振光了解多少呢？你聽說過偏振光變色嗎？你又對它們的應(yīng)用了解多少呢？它的應(yīng)用在我們?nèi)粘Ｉ钪袩o處不在，在科技領(lǐng)域更是大顯身手。就連一些動物也少不了用偏振光來辨別方向。很有意思吧，你想不想了解的更詳細呢？我們已經(jīng)知道，光波是橫波，即光振動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)，光振動還可能有多種可能的取向，或說電場強度（與磁感應(yīng)強度）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表現(xiàn)出與光的橫向振動狀態(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)時光的波動理論尚未完善建立，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，人們才對光的偏振現(xiàn)象有了深入的了解實驗裝置十分簡單，最下面

3、是一個自然光，上面有兩個偏振片，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)動偏振片2時，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)動而變化成互補的顏色，轉(zhuǎn)動一周顏色變化四次。并伴隨有明暗的變化。轉(zhuǎn)動一周有兩次明兩次暗的變化。（裝置簡略圖見圖5）1.偏振光實驗中的基本知識：正如光的干涉和衍射現(xiàn)象揭示了光的波動性，光的偏振現(xiàn)象則表明了光及所有電磁波是橫波。光振動的方向特性，即光的偏振性。根據(jù)光矢量對傳播方向的不對稱情

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，光振動在垂直于光傳播方向－的平面內(nèi)不論是振動的方向或是振幅的大小都是隨機變化的，各方向有相同的概率，沒有哪個方向占有優(yōu)勢，這樣的光波稱為自然光或非偏振光作為一種示意圖，自然光的光振動可以用圖1表示在自然光中，各個方向的光振動之間沒有固定的相位關(guān)系我們研究光的偏振性質(zhì)時，常在垂直于光傳播方向的平面內(nèi)把光振動分解為兩個相互垂直方

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

6、某些過程可以產(chǎn)生起偏的作用，根據(jù)這些過程的原理制成的光學(xué)器件可以人工實現(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方向的光振動通過的高分子薄膜膠合在特制的無應(yīng)力平玻璃片之間制成的這層高分子薄膜是經(jīng)過拉伸并碘化的聚乙烯醇薄膜，使其中碳氫化合物分子沿拉伸方向成為含碘的長鏈當(dāng)光照射到偏振片上時，與分子長鏈方向平行的光振動分量被吸收，與鏈垂直的光振動分量可以透過偏振片的這個p2偏振片1波片人眼P1圖4

7、偏振片2A1A1αA1oP2A2oA1o圖5P1⊥P2時圖6P1∥P2時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寬教授應(yīng)用“圓偏振光光電子衍射原理”開發(fā)成功立體顯微鏡，能夠把原子的排列結(jié)構(gòu)擴大100億倍，從而使人得以對微觀世界的物質(zhì)進行立體性的觀測和攝影。這是在世界上第一次對物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)進行高倍率的觀測，它的觀測倍率要比現(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)機制等應(yīng)用物理和

8、化學(xué)領(lǐng)域?qū)l(fā)揮重要作用。鳥類具有一種磁場感知系統(tǒng)，一種是能把偏振光轉(zhuǎn)化為可見光，從而起到指南針的作用。蜜蜂復(fù)眼的每個單眼中相鄰地排列著對偏振光方向十分敏感的偏振片，可利用太陽準(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平行放置的偏光板間填充了液晶。這一對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，通常只有一個角度

9、的光線能夠穿透下來，通過上偏光板導(dǎo)入上部夾層的溝槽中，再通過液晶分子扭轉(zhuǎn)排列的通路從下偏光板穿出，形成一個完整的光線穿透途徑。當(dāng)液晶分子豎立時光線就無法通過，結(jié)果在顯示屏上出現(xiàn)黑色。這樣會形成透光時為白、不透光時為黑，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)展起來的偏振成象和偏振識別相技術(shù)近幾年發(fā)展很快，現(xiàn)已成功的應(yīng)用于衛(wèi)星周圍的大氣測量，遙感現(xiàn)象，地形地貌的高空照相，軍事目標(biāo)識別和雷達成象等系統(tǒng)，由于采用了光的偏振參量作為成象

10、因子，因而它比單純的強度成象記錄了更多的信息，對于分辨那些質(zhì)料不同但顏色和反射強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：《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》尚