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雙折射測量技術介紹

發布時間:2023-10-07 15:43:07 瀏覽量:3860 作者:Luo

摘要

雙折射技術是從(cong) 偏振基礎發展而來的。雙折射測量是獲得材料內(nei) 部狀態的可視化方法之一。我們(men) 可以從(cong) 雙折射分布中,了解物質內(nei) 部的應力和宏觀分子取向的分布信息。雙折射涉及到兩(liang) 個(ge) 參數,即雙折射強度大小和方位角方向標量。雙折射測量技術在測量材料內(nei) 部由應力引起的延遲大小和方向時国产成人在线观看免费网站廣泛,特別是在工業(ye) 生產(chan) 過程中。本文將介紹雙折射的原理,以及相關(guan) 的国产成人在线观看免费网站實列。

正文


雙折射測量技術介紹


1.理論基礎


(1)偏振光


盡管光具有波動性和粒子性,當處理偏振光時隻考慮粒子性。光可以看作是橫向電磁波,因此光由電場振動和磁場振動組成。但是,一般來說隻考慮電場振動。我們(men) 可以把它分解成相互垂直方向上的兩(liang) 個(ge) 振動來處理電場振動。如下圖所示,


1.1偏振光的分解


起偏器是由和光波長相比足夠小的光柵製成,或者由一特定偏振方向的光吸收材料組成,如果在光路中安裝起偏器,光線是否能透過起偏器就取決(jue) 於(yu) 光的振動方向。也就是說,光透過起偏器隻有一個(ge) 振動方向。這裏,因為(wei) 振動方向是直線的,所以稱為(wei) 線性起偏器,振動方向的平麵稱為(wei) 偏振麵。一般,用p偏振光和s偏振光來表達偏振態。當光入射於(yu) 介質時,入射光方向與(yu) 法線的夾角稱為(wei) 入射角。振動方向在入射麵內(nei) 的叫的p偏振光,垂直於(yu) 人射麵的叫s偏振光。


(2)偏振態


偏振態有線偏振、圓偏振和橢圓偏振。上麵提到,光波可以分解為(wei) xy軸電場振動矢量。然而,當光通過某一樣品時,其偏振態會(hui) 改變,因為(wei) Ex和Ey分量會(hui) 產(chan) 生一個(ge) 位相差,如下圖所示,


1.2 光束通過樣品前後的位相變化


圖中的相位延遲角δ即為(wei) 位相差,位相差不同時,偏振態不同。我們(men) 將所有的情況都考慮,可以得到下麵這個(ge) 公式:



當位相差為(wei) 0°或180°時可以獲得線偏振光。當δ=90°,並且Ax=Ay時,表示圓偏振光。當位相差是上述以外的其他情況,偏振態的矢量方向是橢圓,這種偏振稱為(wei) 橢圓偏振。


(3)雙折射


雙折射有兩(liang) 個(ge) 折射率,即在不同偏振方向光波傳(chuan) 播速度不同。可以這樣理解,不同方向的偏振光傳(chuan) 播的過程中,所走過的路程折射率不同,速度不同,因此也就引入了延遲。



1.3雙折射延遲示意圖


光傳(chuan) 播速度快的方向稱為(wei) 快軸,光傳(chuan) 播速度慢的方向稱為(wei) 慢軸。快軸和慢軸都是主軸。另外,具有雙折射的樣品稱為(wei) 各向異性的物質還有一些不具有雙折射的,例如玻璃,稱為(wei) 各向同性的物質。那麽(me) ,需要確定雙折射的位相差大小和主光軸方向,以便測量樣品的內(nei) 部信息。  


(4)偏振態的表示


偏振態可以用瓊斯矢量,Stokes參數,龐加萊球三者表示,不同的偏振光有其單獨的表示方法,選擇那一種方式來表示偏振光,應該根據工程計算的需求。


2.国产成人在线观看免费网站舉(ju) 例


(1)線偏光器


如下圖所示,可以把樣品插入兩(liang) 個(ge) 偏振器之間,從(cong) 樣品上的強度分布觀察到雙折射的分布。分析這個(ge) 條紋,還可以確定應力大小。


2.1線偏光器


分析上麵的光路,偏振器件之間的關(guan) 係由穆勒矩陣和斯托克斯矢出:



上式,S,表示出射光束,S表示入射光束,經過這麽(me) 一個(ge) 矩陣推導運算,zui終就可以得到出射光S,,然後分析其光強,就可以知道與(yu) 雙折射有關(guan) 的延遲信息。


(2)塞納蒙法


雙折射測量包括樣品應力分布測量,可以通過跟蹤樣品偏振態來測量,也可以通過樣品入射光束的偏振態來測量,或者預先設定偏振態來測量。它還可測樣品與(yu) 入射光方向的對準或者測量延遲量和方位角。


塞納蒙(Senarmont)法是一種傳(chuan) 統的應力分布測量方法。其優(you) 點是經濟,容易調準,即使使用低質量的波片也有很高的精度。下麵是其光路圖:


2.2塞納蒙法測量


偏振器件之間的關(guan) 係由穆勒矩陣和斯托克斯矢量給出,類似上麵。zui終分析光強,即可得到延遲大小。


當然,關(guan) 於(yu) 雙折射的国产成人在线观看免费网站還有很多,比如圓偏光器,光彈調製器法,光學外差法,用相移法的二維雙折射測量等等,此次不再介紹,可根據實際工程需求,進行了解。


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