看到其他答主對問題的質疑,先說點題外話。偏振器一般來說有兩種。一種是題主說的金屬、介質線柵,一種則是利用雙折射晶體的透反射構造出的稜鏡和鏡片等等。 @rocwei000 說的是第二種,實際上在光通信方面應用的比較多的我想應該是第二種中的格蘭稜鏡,它有兩方面優點。一方面,因為雙折射晶體是透明無吸收的材料,光入射後不會因為金屬對光的吸收轉換成熱,比較穩定,而金屬線柵在激光照射下就有可能因為熱效應熔毀;另一方面,雙折射晶體稜鏡構造出的偏振器件的偏振比比金屬線柵高得多,在要求線偏振程度高的應用中這一點非常重要,另一個方向的偏振分量會造成很多問題。但是格蘭稜鏡有一點很大的問題,顧名思義,作為一個稜鏡,它由塊狀的晶體切削構成,體積相對線柵偏振片大得多,塞不進小的體系里;而且,作為稜鏡,沒有吸收,能量守恆,它過濾掉的偏振的能量必須有地方去,在集成的封起來的器件里也得小心這些光造成麻煩。題主的問題我想是沒有大問題的,問的是線柵。

那麼回到題主的問題,線柵有衍射嗎?

答案是有的。我們拿金屬線柵舉例。金屬線柵不是單一的一條狹縫,而是由周期性的一系列金屬線構成的。線柵的每條線的寬度以及周期都遠小于波長。這種線柵,在偏振平行線柵方向的情況下,激發起線柵的感應電流,使得線柵對光的響應是強吸收;而垂直的時候,因為線柵的尺度遠小于波長,達不到任何共振,光就透射了。它的周期很小,在正入射情況下,其衍射柵極的角度非常的大,根據散射理論,伴隨衍射柵極的角度的增大,該柵極佔有的能量就越來越小;有些波長下,其柵極甚至超過了衍射極限,也就是沒有衍射柵極。所以實際上使用的時候,線柵偏振片一般會標註其適用的波長範圍,防止你適用強衍射的部分和金屬響應不良的部分,那麼這些情況下,你可以認為線柵偏振片等價於沒有衍射。


簡單的一句話說明就是光柵是規則的空間重複結構,偏振片中介質線柵是不規則重複結構,因此光柵可以得到衍射圖樣,偏振片則不能。

以下針對使用介質線柵製造的偏振片進行說明。

先說明光柵衍射和干涉的關係。光柵干涉首先是光在單一狹縫中出現衍射,後不同狹縫間的出射光會相互疊加形成多光束干涉,干涉條紋位置由狹縫的結構和光的波長確定,衍射條紋會調製干涉條紋的強度。

光柵的定義是周期性結構的重複排列。此處要特彆強調周期性結構,因為沒有周期性結構,多光束干涉的條紋就會發生錯亂,如果說有一定的周期性結構發生了不規則的錯位,那最終的條紋會消失,隨著結構不規則性和隨機性的加強,則條紋會趨向於平均化。

從這個角度可以看出雖然介質線柵確實可以認為有狹縫,但其製造過程中並沒有使狹縫形成周期性的規則分布,因此其不具有形成穩定干涉條紋的必要條件,也就不會形成干涉圖樣。

@敵方炸彈小飛機 的答案中提到衍射光柵不能產生偏振,確實是這樣,因為縫隙足夠大不會影響到偏振的屬性。但是偏振片中的狹縫過小我認為不是不能發生衍射的條件。


量變引起質變,這對任何事物都適用

如果你看柵欄,你過不去光能夠過去,只有擋光效應

如果你看窗紗和篩網,1mm/格~0.01mm/格,可防蚊蠅篩麵粉,因為其密度與光波長接近了,可以在平行光照明下看到明顯衍射效應,可以當光柵用;

產生偏振效應的光柵?CCD一個像素知道不,不大於5mm。偏振相機就是在每個像素前加一個不同方向的偏振片,這個光柵的密度只有光刻才行,它遠小于波長啊。


這題我會!事實上這也是個非常優秀的問題。我上課的時候有個人曾經問教授,為啥Diffraction grating不能當Polarizer。

希望能簡單點說明問題,所以我要把diffraction grating拿出來輔助說明。

你可以簡單理解Diffraction grating的狹縫比較大,它能發生diffraction, 但是不能發生Polarization。(縫大於光波長)

Polarizer不能當Diffraction Grating用,因為它的狹縫很小,是 Sub-wavelength級別的。

所以呢?Polarizer不衍射是因為啥?主要是因為狹縫太小。它是個超小的過濾器, 豎著的狹縫只讓豎著震動的光過去,僅此而已。 而衍射呢?不同振動方向的光混在一起亂搞,經過狹縫(相對波長而言足夠大)以後他們還是在一起,會有波形疊加產生衍射圖樣。

—————————-8月21更新———————

我在外面度假,荒郊野嶺網其實不好,無辜躺槍,我的信用分很高,評論會自動刪陰陽怪氣兒,否則我會舉報一波引言怪氣兒順帶扣分,這個才比較合理。

前面答案不刪,留著。 說下我為啥這麼回答這個問題,因為我不想把擺一堆公式論文然後分情況討論,因為不是每個人看了我的回答都要寫論文。我只是想用「外行能懂的視角」直觀的說下他倆的主要區別。 讓觀眾大概心裡有數就好了。光柵和偏振片其實有很多種,製造工藝也不盡相同,一一討論就沒必要了。我知道這樣就會有被鋼精抬杠的風險,但是當時也沒想那麼多。

我補充下回答吧:

1、有知友@楚望(不是那個杠精)提出: 我說的狹縫窄不是區分光柵和偏振片的最強核心因素,這個我是認可的。但是這個確實是主要區別之一, 這個表達改為:「偏振片的線一般比光柵更窄」 較為嚴謹。

2、光柵和偏振片雖然各自有自己功能,但是他們的主要功能體現也不是100%,而是,衍射在使用光柵的時候佔主導,篩選偏振態在偏振片功能里佔主導。想要明顯衍射是要達到一定條件的,即便都是一堆狹縫組成的光學元件,產生的現象也未必是相同的。 另一個主要區別是,光柵會衍射所有光,然后角度、波長,刻線密度等因素,效率也不盡相同。但是偏振片的功能核心是「篩選」, 一般來說偏振片也會有材料吸收掉你不想要的光。但是光柵卻不會。

我覺得這些東西,就是典型的面面具到多餘討論,只是回答下偏振片為啥不用做光柵使用。我扯什麼SP偏振? 是實在沒啥可說的了,把課本上那點東西全部抄下來顯示自己是懂王么?就沒有挨個加進去,這也能被杠,我真的很無語。是有什麼快感嘛?攻擊學校,攻擊我,如此陰陽怪氣有啥用啊?而且你整天盯著一個陌生人回復沒回復你這也有點不正常吧。 我自己的回答想怎樣就怎樣這有什麼問題嗎?我也沒說我寫教科書, 不想看可以不看,管好你自己很難么?哪來的這麼多時間操心別人回答下面的評論? 時間管理大師么?


衍射效應很弱,可以忽略吧。當激光的偏振方向和偏振片的光軸方向平行時,你測量光的強度,可以發現光強基本保持不變。這也是在偏振測量中很少考慮衍射效應的原因吧。


偏振片是一道道狹縫組成的嗎?偏振片基本有三種,一種是以布儒斯特角入射到玻片堆上產生,一種是二向色性材料製成(電影院3D電影眼鏡,一種是雙折射晶體如格蘭湯姆遜稜鏡。別人只是藉助狹縫來讓你理解偏振光的概念。再說了,任何一個孔徑都會有衍射現象,只是明不明顯而已,只是生活中不明顯就認為它沒有。就好像純凈水真的純凈嗎?是低於某些值就認為它純凈。


題目本身有問題……偏振片並不是我們常規理解上的一道道狹縫組成,而是利用了例如晶體雙折射效應等光學原理來起偏的。狹縫組成的百葉窗結構只是為了方便理解偏振現象而已……


因為偏振片里的金屬條帶,其間的距離太小,低於衍射/干涉極限了。

而光柵是有偏振選擇的。

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那個 @敵方炸彈小飛機 還會刪評論,呵呵,那我只好把給他的評論再敲一次放在這裡。

這是一套不錯的題,但是@敵方炸彈小飛機回答的不咋地,雖然是中英文夾雜的回答的,仍然是不咋地的回答。

光柵的常數叫周期,英文是period,而不是他說的狹縫,狹縫的英文是slit。那是兩個東西,因此,他說的話,準確的表述應該是光柵的周期比較大,能發生衍射/干涉而不能產生偏振選擇。

但是即使他這麼說了,還是錯的,因為光柵是有偏振選擇的,任何一個平麵線光柵都是有偏振選擇的,光柵的技術說明書里,衍射效率對波長圖裡都是兩條線,分別對應著S偏和P偏。

@敵方炸彈小飛機聲稱他是哥大的,還在評論里聲稱要保證準確,我給他提的建議是,哥大應該不至於慘到這樣,建議他好好上課,好好學習,至不濟要好好看書。


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