偏振光的基礎(chǔ)知識
1.光的反射及反射率
光從一種介質(zhì)入射到另一種介質(zhì)中時在表面上要發(fā)生反射。光的反射遵循反射定律:反射光線與入射光線和法線在同一平面上;反射光線和入射光線位于法線的兩側(cè);反射角等于入射角。
反射率是反射光強度和入射光強度的比值,反映了一種物質(zhì)對光的反射本領(lǐng)的大小。不同材料具有不同的反射率,同一材料對不同波長的光反射率也不同。
2.自然光和偏振光
光是一種電磁波,屬于橫波(振動方向與傳播方向垂直)。一切實際的光源, 如日光、燭光、日光燈及鎢絲燈發(fā)出的光都叫自然光。這些光都是大量原子、分子發(fā)光的總和。雖然某一個原子或分子在某一瞬間發(fā)出的電磁波振動方向一致,但各個原子和分子發(fā)出的振動方向也不同,這種變化頻率極快,因此,自然光是各個原子或分子發(fā)光的總和,可認(rèn)為其電磁波的振動在各個方向上的幾率相等。
自然光在穿過某些物質(zhì),經(jīng)過反射、折射、吸收后,電磁波的振動可以被限制在一個方向上,其他方向振動的電磁波被大大削弱或消除。這種在某個確定方向上振動的光稱為偏振光。偏振光的振動方向與光波傳播方向所構(gòu)成的平面稱為振動面。
3.直線偏振光
直線偏振光由于光線的振動方向都在一個平面內(nèi),所以這種偏振光又叫作平面偏振光。正對光的傳播方向看,這種光的振動方向是一條直線,因為又叫作直線偏振光或線偏振光
4.光的雙折射現(xiàn)象和晶體的光軸
當(dāng)一束光線射入各向異性的晶體中時,要分裂為兩束沿不同方向傳播的光線,這種現(xiàn)象叫雙折射現(xiàn)象。在各向異性晶體中,存在有某些特殊方向,在這些方向上不發(fā)生雙折射,尋常光線和非常光線傳播方向和傳播速度相同,這些方向稱為晶體的光軸,有一個光軸的晶體叫一軸晶,有兩個光軸的晶體叫二軸晶。發(fā)生雙折射的兩束光線都是偏振光。在一軸晶中,這兩束光線之一恒遵守光的折射定律,在改變?nèi)肷浞较驎r傳播速度不發(fā)生變化,這條光線稱為尋常光線,用o表示;另一束光線不遵守折射定律,當(dāng)入射光線方向變化時,它的傳播速度也隨之變化,光的折射率不同,這束光稱為非常光線,用e來表示。對于二軸晶,雙折射后的兩束光線均為非常光線
5.波晶片
波晶片簡稱波片,可用來改變或檢驗光的偏振情況。當(dāng)自然光沿一軸晶光軸入射時,不發(fā)生雙折射現(xiàn)象。如果垂直于晶體光軸入射時產(chǎn)生的o光和e光仍沿原入射方向傳播,但傳播速度和折射率不同,且傳播速度相差最大。如果在平行于一軸晶光軸方向上切下一薄片,這時晶片表面與光軸平行,這樣制得的晶片叫波晶片。當(dāng)偏振光垂直于波片光軸入射時,在波片內(nèi)形成傳播方向相同但傳播速度不同的o光和e光。如果波片越厚,o光和e光在出波片后的光程差越大。如果波片的厚度使o光和e光產(chǎn)生的光程差正好等于人射光線波長的整數(shù),這種波片收全波片。