光線照射到線偏振片,旋轉一圈,出射光有明暗變化的,可能是線偏振光、橢圓偏振光以及部分偏振光。沒有明暗變化的是自然光和圓偏振光。

先分出圓偏振光和自然光:

讓上一步沒有明暗變化的光經過四分之一波片,再經過線偏振片,旋轉線偏振光,出現明暗變化的是圓偏振光,沒有出現明暗變化的是自然光。

再來分出線偏振光,橢圓偏振光以及部分偏振光。

先寫到這裡,有時間再補充。

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線偏振光其實屬於橢圓偏振光,線偏振光是橢圓偏振光的特例。因此,將光入射到一個消光比極高的偏振器(100000:1),並將該偏振器繞入射光軸旋轉,出現完全消光的,是線偏振光,出現暗點,但是沒有完全消光的,是橢圓偏振光,當然也可能是部分偏振光。

最後是橢圓偏振光和部分偏振光。橢圓偏振光是所有完全偏振光的統稱,線性偏振光和圓偏振光都屬於橢圓偏振光的特例。而部分偏振光屬於偏振光+非偏振光的組合。在不提前瞭解橢圓偏振光的偏振性質情況下,很難用單個光學元件區分出橢圓偏振光和部分偏振光。最後只能使出終極殺器:斯托克斯矢量偏振計。

斯托克斯矢量是偏振光的一種數學表示方式,它能夠表徵偏振光,也能夠表徵非偏振光和部分偏振光(不像瓊斯矩陣,只能表徵偏振光)。從原理上,只要將光通過四塊偏振光學元件(編號為分別L1, L2, L3, L4),透過的光強分別為 I1, I2, I3, I4。這四塊偏振光學元件依次要求為:L1是中性濾光片,對所有偏振態光的透過率均為50%,童叟無欺;L2是線性偏振片,透光軸朝向是垂直朝向;L3也是線性偏振片,透光軸朝向與垂直朝向成45°夾角;L4是右旋圓偏振片。將測得的四個光強I1, I2, I3, I4進行如下計算:(2*I1, 2*I2-2*I1,2*I3-2*I1, 2*I4-2*I1)即是測量光的斯托克斯矢量,用(I,Q,U,V)代表。若(Q^2+U^2+V^2)=I^2,那麼是橢圓偏振光;若(Q^2+U^2+V^2)&

到此全部結束。

最後說明下,實際上最開始的五種偏振光若通過上面操作得到斯托克斯矢量,即可全部分辨出來。


單純的使用偏振無法完全區分,應該再加上一個1/4玻片,具體如下:在光源與光屏之間加一塊偏振片,

將偏振片旋轉一週進行觀察,

1.若光強隨偏振片的轉動沒有變化,這束光是自然光或圓偏振光.這時在偏振片之前放1/4玻片,再轉動偏振片.如果強度仍然沒有變化是自然光;如果出現兩次消光,則是圓偏振光,因為1/4玻片能把圓偏振光變為線偏振光

2.如果用偏振片進行觀察時,光強隨偏振片的轉動有變化但沒有消光,則這束光是部分偏振光或橢圓偏振光.這時可將偏振片停留在透射光強度最大的位置,在偏振片前插入1/4玻片,使玻片的光軸與偏振片的投射方向平行,再次轉動偏振片會若出現兩次消光,即為橢圓偏振光,即橢圓偏振片變為線偏振光;若還是不出現消光,則為部分偏振光

3.如果隨偏振片的轉動出現兩次消光,則這束光是線偏振光


先放參考書,趙凱華、鍾錫華的《光學》,18年出了重排本,比較適合初學者讀,放假前放在了辦公室,目前疫情人在家中…就拿老版的電子書裏的插圖來說吧。

這個問題的前提應該是題主已經知道這幾種偏振光的區別了,目前的問題在於如何區分;區分的原理和方法,前面幾位答主已經說的很詳細了,有個更直觀的對比圖可能更容易理解和記憶:

趙凱華《光學(下)》 p198

這個表格的思路是,通過兩步檢測把幾種偏振光給拆分出來:

第一步,入射光直接過單個偏振片,改變polarizer角度:

a. 如果有消光現象出現,那就可以確定是線偏。

b. 若polarizer 在轉動過程中,入射光強無變化的話,有可能是自然光,也有可能是圓偏,目前暫無法定論。

c. 如果轉動過程中,光強出現明暗變化但未消光,有可能是橢偏也有可能是部分偏振光,還需後續繼續證明。在這一步裏,要先記錄下出現極大極小值的位置,也即polarizer角度。

經過這一步,就僅僅把線偏給抓出來了,還剩四種,接著向下走;

第二步,讓入射光依次通過 λ/4 和偏振片,同時調整二者的角度:

這一步的本質就是把剩下四種光裏的偏振特性通過λ/4 給轉變成線偏(如果原本有偏振性的話),然後通過檢線偏的方式甄別出入射光是否有偏振特性,再從轉變方式還原出原來的偏振性質。在此之前,先通過以下圖表瞭解一下:

趙凱華《光學(下)》 p197

d. 按第一張表的順序來,過了第一個polarizer,強度沒變化,怎麼辦?順著接下來的步驟走:先讓入射光過 λ/4(λ/4波長補償片工作原理請參考大物課本或光學參考書),再過檢偏polarizer。如果是自然光,轉動檢偏,不會有強度變化和消光;如果是圓偏,過了 λ/4 之後(不管λ/4的光軸相對位置如何)都會變成線偏,而線偏在第一步就提到,過後邊的polarizer時,檢偏轉動過程中會出現消光。所以在這一步裏能消光,而第一步裏沒有任何光強變化的入射光,就是圓偏。如此就能區分出圓偏振自然光。剩下的棘手問題就是橢偏和部分偏振光的區分。

e. 這一步其實不難理解。拆分原理就是,部分偏振光裏含有一部分非偏振的光,無論再怎麼轉動λ/4,都不會具有偏振特性,以此來區分其與橢偏。具體實施方法是:第一步的實驗中,我們會得知入射光強的最大最小值出現的位置(polarizer角度),這個位置對應橢偏的橢圓主軸,接下來的任務是,將λ/4的光軸轉動到同樣的角度位置,讓入射光經過λ/4,此時橢偏就變成線偏,再去經過polarizer時,就會產生線偏過polarizer的現象,即會有消光現象存在。若這束光是部分偏振的,那麼在經過λ/4後這束光仍然具有自然光部分,無論再怎麼轉動polarizer和調整λ/4,都不會觀測到消光現象。因此,經過這一步,我們可以把部分偏振橢偏區分開。至此,五種偏振光都可以區分開。

之前關注了大佬 @王凱強, 所以其實我更感興趣的是,這一系列操作能否通過python實現出來。此外,通過大佬的python光學專欄,自己捋一遍相關代碼的話,可能會有新的理解和發現。


不是光學專業,興趣查過一些資料,說下個人理解。

只有橫波纔可能有偏振,橫波不一定全是偏振。

線偏:所有光波列都在一個平面內。(形象話的列子,拿著一根皮筋,撥一下上下震動) 從光的傳播方向反向看,是一條線。(或者說,在光的傳播方向做投影是條線段) 橢圓,圓偏:波列沿著光的傳播方向,螺旋轉動向前。(投影是橢圓,圓)

上網課時ppt的截圖,希望對你有所幫助


懶得打字了,我學應用物理的,這是今天的作業?


通過兩個偏振片進行檢測,物理光學上有講過的。建議你查下物理光學中偏振章節的內容。自然光不存在消光效應;線偏振光測量時,當光的偏振方向和偏振片的光軸垂直時,光強會存在極小值。


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