偏振光及其應(yīng)用

第一章光的一些性質(zhì)人的眼睛能看見(jiàn)物體，能夠分辨白晝黑夜，或者電燈是亮著還是熄滅....究竟依靠什么東西,是什么緣故？我們可以簡(jiǎn)短的回答：因?yàn)橛泄?。?dāng)光線穿過(guò)眼睛的瞳孔到達(dá)視網(wǎng)膜時(shí)，它便刺激那里的視神經(jīng)末梢；然后，通過(guò)神經(jīng)末梢的反應(yīng)，將這種刺激傳到大腦。大腦把各種反應(yīng)組合在一起，就形成了眼前那整幅畫面?，F(xiàn)代物理學(xué)把光看成一種電磁波，又把光看成是由光子組成的，即光具有波動(dòng)性，又有粒子性。其實(shí)，光的反射、折射、干涉、衍射（光的直線傳播）和偏振，以及光與物質(zhì)相互作用的某些現(xiàn)象，如吸收、散射和色散等，單用光的電磁理論就能夠解釋清楚，匹亟考慮光的另一種屬性（粒子性）。因此，在討論有關(guān)偏振光的各種問(wèn)題時(shí)，我n他只從［電磁波I的理論出發(fā)。波長(zhǎng)：（波峰與波峰之間或波谷與波谷之間圖中入表示）圖1-1水波與卿簧內(nèi)縱波的波長(zhǎng)光就是波長(zhǎng)在某一定范圍之內(nèi)的電磁波。可見(jiàn)光在人眼中引起的顏色感覺(jué)則是由它的頻率決定的。

圖1-12自然光那種完全雜亂的橫振動(dòng)是很容易改變的，例如當(dāng)它穿過(guò)某些物體，或在某些物體表面上反射之后，它的電場(chǎng)振動(dòng)便可以被限制在一個(gè)確定的方向上，而使其余方向的電場(chǎng)振動(dòng)都被大大的削弱，或甚至完全消除掉。這種經(jīng)過(guò)改變后的光線是只有一個(gè)振動(dòng)方向（單只電場(chǎng)）的橫波，見(jiàn)圖1-12（b）,它與自然光不同，因此我們把這種光稱為非自然光或偏振光。圖1-8所示的電磁波，其實(shí)就是偏振的電磁波，或稱偏振光。由于每一條光線上所有各點(diǎn)E的振動(dòng)都在同一個(gè)平面上。所以這樣的偏振光又叫平面偏振光。而當(dāng)我們正對(duì)光線傳播的方向看去時(shí)，這種偏振光的電場(chǎng)振動(dòng)方向卻是一條直線（見(jiàn)圖1-12（b）左圖），因此有時(shí)又稱直線偏振光。平面偏振光中E振動(dòng)所在的平面稱為平面偏振光的振動(dòng)面，而與振動(dòng)面垂直的平面（即H振動(dòng)所在的平面）稱為偏振面（見(jiàn)圖1-13）。

ffi1-13直經(jīng)偏振光的振動(dòng)面與偏振面直線偏振光的波動(dòng)方程:碼=4€09(成+務(wù)),碼=0,心=0.那么，如何獲得偏振光呢？己知一切實(shí)際的光源發(fā)出的都是自然光，故要獲得偏振光只有沖改變自然光著手。,X雜亂而不規(guī)則的繩波經(jīng)過(guò)多個(gè)方向一致的柵欄后變成了一個(gè)偏振的繩波。如果最后一個(gè)柵欄跟前面的方向垂直則從前面出來(lái)的偏振繩波被完全阻止。偏振是橫波所具有的特征，對(duì)縱波來(lái)講偏振是沒(méi)有意義的?？v波質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)和波的傳播方向一致，它的振動(dòng)方向本來(lái)只有一個(gè)，或者說(shuō)本來(lái)就是偏振的。人工產(chǎn)生偏振光所用的是起偏振物質(zhì)，真好像是圖1-14(b)中能使繩波偏振的柵縫一樣:它仿佛能使光波偏振化的柵縫，不過(guò)這種縫和光的波形一樣都是眼睛看不見(jiàn)的。當(dāng)非偏振光(自然光)通過(guò)起偏振物質(zhì)時(shí)，它內(nèi)部那種看不見(jiàn)的柵縫就使原來(lái)包含一切方向、及其雜亂的橫振動(dòng)經(jīng)過(guò)了“清濾”，因此從起偏振物質(zhì)后面透出來(lái)的光，便成為電場(chǎng)及磁場(chǎng)都各只在一種方向上振動(dòng)的偏振光了。偏振光的振動(dòng)方向是由起偏振物質(zhì)內(nèi)部的柵縫方向來(lái)決定的，能讓光波中電場(chǎng)振動(dòng)通過(guò)的這種柵縫方向，稱為這種物質(zhì)的偏振軸，偏振軸并不是單獨(dú)的一條直線，而是表示一種方向。由于在圖中我們無(wú)法畫出通過(guò)起偏振物質(zhì)內(nèi)一切點(diǎn)的偏振軸，所以只能用一條直線來(lái)代表它們共同的方向，其實(shí)偏振軸也是看不見(jiàn)的。圖1-15是一個(gè)與圖1-14(b)相當(dāng)?shù)墓獠ㄆ駥?shí)驗(yàn)。所用的柵縫可由人造起偏振物質(zhì)制成。從電燈發(fā)出來(lái)的非偏振光經(jīng)過(guò)第一片起偏振片后變成直線偏振光，如果第二個(gè)起偏振片的偏振軸與第一個(gè)平行，則直線偏振光能繼續(xù)透過(guò)第二個(gè)起偏振片。雖然，在第一個(gè)與第二個(gè)起偏振片后面的光和原來(lái)的自然光在性質(zhì)上不相同，但是一般人的眼睛都不能辨別非偏振光與偏振光之間的區(qū)別。因此，在我們看來(lái)，光線似乎能夠連續(xù)地透過(guò)這樣兩塊起偏振片。如果將任一塊起偏振片的偏振軸在垂直于光線傳播的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)90度使它們的偏振軸相互垂直，便變成了光的不透明體了。自然光通過(guò)第一個(gè)起偏振片后變成了直線偏振光其E振動(dòng)方向與第二個(gè)起偏振片軸方向相互垂直，所以不能通過(guò)第二個(gè)起偏振片。（圖1-15）o大多數(shù)人的眼睛是分辨不出偏振光與非偏振光之間的區(qū)別的。而尋常的自然光線又很容易被自然界中成千上百的天然起偏振鏡“偏振化”。我們每個(gè)人幾乎都時(shí)時(shí)刻刻是在各種各樣可見(jiàn)的和不可見(jiàn)的偏振光與非偏振光卜.面工作著，然而除了有時(shí)偶爾會(huì)感到光線太暗或太強(qiáng)外，很少有人會(huì)注意到，在我們周圍的許多光線中包含著兩種性質(zhì)不同的光------自然光和偏振光。光波的偏峪臆有時(shí)人也能用肉眼觀察到光的偏振現(xiàn)象，但這種感覺(jué)也是偶爾旦短暫的。而且往往只是對(duì)黃綠色或藍(lán)色偏振光敏感。偏振光并不能在人的視網(wǎng)膜上留卜.永久性的生理效應(yīng)，所以它們很快會(huì)被其他的形象所淹沒(méi)或消除。第二章偏振光強(qiáng)度在上一章光波的偏振實(shí)驗(yàn)中（圖1-15）,光線是否能夠連續(xù)地透過(guò)兩塊起偏振片，要看后面的那塊起偏振片的偏振軸方向如何定（假設(shè)第一片的偏振軸方向是固定的）；所以，我們常常把第一塊稱為起偏振鏡，而第二塊稱為檢偏振鏡。當(dāng)檢偏振鏡與起偏振鏡的偏振軸相互平行時(shí)，從檢偏振鏡后面透出來(lái)的光最強(qiáng)，如果將檢偏振鏡以射出來(lái)的光線為軸緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái),便可發(fā)現(xiàn)，透出來(lái)的光線強(qiáng)度也隨著逐漸減弱。當(dāng)兩鏡的偏振軸相交成直角，光線便被檢偏振鏡完全阻攔，這時(shí)檢偏振鏡透出來(lái)的光線強(qiáng)度己減弱到零。實(shí)驗(yàn)結(jié)果曲線，a代表兩偏振軸之間的夾角la最后透出檢偏振鏡的光的相對(duì)強(qiáng)度（設(shè)a為0度時(shí)la為1）。根據(jù)表2-1和圖2-1,可以看出光強(qiáng)和夾角并不成簡(jiǎn)單的反比關(guān)系。

表2-1aLaL|aL1alaaIa0°1.0020°0.8840。0.5960°0.2580。0.0320.99+230.86420.56620.22830.0240.99+240.83440.52640,19840.0160.99260.81460.4866047860.00+80.98280.78480.45680.14880.00+10°0.9730。0.7550°0.4170°0/1290°0.00120.96320.72520.38720.10140.94340.69640.34740.G8160.92360.65560.31760.06180.90380,62680,28780fQ4以度）2-1通過(guò)兩偏振箱后光^的相對(duì)強(qiáng)度起偏隊(duì)2-2單獨(dú)一個(gè)起偏振鏡對(duì)自然光的效應(yīng)：設(shè)有各個(gè)方向電場(chǎng)振動(dòng)的振幅都等于a的一束自然光（圖2-2）照射在一個(gè)起偏振鏡上，并假定起偏振鏡的偏振軸與圖中Y軸的方向一致。顯然，起偏振鏡不只容許那個(gè)原來(lái)就在Y軸方向上的電場(chǎng)振動(dòng)透過(guò)，而且還讓投影到這個(gè)方向上的所有振動(dòng)的分量都一齊通過(guò)；所以，從起偏振鏡后面穿出來(lái)的直線偏振光的振幅，并不等于自然光原來(lái)在這一方向的振幅a,而等于這個(gè)a與所有其他振動(dòng)在這個(gè)方向上的分量的和。最終得出，從起偏振鏡中透出來(lái)的直線偏振光的相對(duì)強(qiáng)度（見(jiàn)圖2-3）為：起偏隊(duì)1=或(7)圖2-3透過(guò)起偏振巍的振幅與強(qiáng)度如果知道入射的自然光的強(qiáng)度I。，則就能夠由式（7）所得到的結(jié)果，計(jì)算出這塊起偏振鏡

的透射系數(shù)l/l0o而由于入射的自然光是由各個(gè)獨(dú)立原子振動(dòng)所發(fā)出的不相干的波組成的,根據(jù)非相干波的合強(qiáng)度等于各個(gè)波強(qiáng)度之和可知=(8)1=功2.(9)由此可見(jiàn)，一個(gè)理想的起偏振鏡的透射系數(shù)應(yīng)該為0.5。但是實(shí)際上測(cè)得的起偏振鏡的透射系數(shù)都要小于0.5,因?yàn)槿魏纹鹌耒R的表面和內(nèi)部都有反射和吸收而引起的入射光線能量的損耗。所以一般用到的起偏振鏡的透射系數(shù)都只有0.25-0.42之間。馬呂斯定律：圖2-4圖2-5從檢偏振箓透出光波的振幅經(jīng)過(guò)最終整理得:Ia=42CO82CX(11)Za=1海紜,(11)這個(gè)公式就是馬呂斯定律。它的意思是：當(dāng)光線接連穿越兩個(gè)偏振鏡時(shí)，透出的光強(qiáng)度la與兩鏡偏振軸夾角a的余弦平方成正比。上面所講的偏振光都還是嚴(yán)格地只有一種方向振動(dòng)的光?？墒?，實(shí)際上我們所遇到的偏振光，往往都不能達(dá)到理想的程度，它們大多數(shù)除了具有一個(gè)特別顯著的振動(dòng)方向之外，還同時(shí)多少包含著一些其他方向的成分，如圖2-6所表示的那樣，這樣的偏振光稱為部分偏振光。由圖我們可以看出，部分偏振光是由一個(gè)完全偏振光再跟非偏振光混合起來(lái)的。在部分偏振光的總強(qiáng)度中，完全偏振光所占的成分叫做偏振度。偏振度數(shù)值愈接近1,光線的偏振化程度就愈純粹，一般偏振光的偏振度都小于1。

第三章自然界中光的偏振化現(xiàn)象自然光在反射、折射、雙折射與散射的同時(shí)自動(dòng)進(jìn)行著光的偏振化過(guò)程。1812年，布儒斯特首先從實(shí)驗(yàn)中找出反射光偏振程度與入射角之間的關(guān)系。他發(fā)現(xiàn)：當(dāng)入射角￡與折射角廣之和正好等于90度，即反射光線與折射光線相互垂直時(shí)，反射光的偏振度為1,這時(shí)反射光線是直線偏振光。設(shè)以標(biāo)代表在這種情形時(shí)的入射角則因在充=標(biāo)時(shí),4。與儼互為余角，帶入折射定律的公式singsinr'便可得(見(jiàn)圖3-2)，in祐仙COS^o或tan玄°==處(1)法圖3-2偏振角

公式（1）就是布儒斯特定律。角度"稱為這種物質(zhì)（引起反射的物質(zhì)）對(duì)于真空（或空氣）的偏射角或布儒斯特角。意思是：如果自然光以入射角＜0=（n是折射率）從真空或空氣中入射到物體表面上,反射出來(lái)的光線便是直線偏振光;否則，反射光只是部分偏振光。對(duì)于色散性較強(qiáng)的物質(zhì)，由于對(duì)各種顏色的光n都不相同，因此偏振角小的數(shù)值還與入射光線的顏色有關(guān)。對(duì)于金屬來(lái)說(shuō)，偏振角通常是沒(méi)有意義的，因?yàn)樽匀还鉄o(wú)論以怎樣大小的入射角射向金屬表面，反射光都只能是部分偏振光。不過(guò)，金屬表面的反射會(huì)引起另-?種新奇現(xiàn)象，它會(huì)使這兩種相互垂直的振動(dòng)之間產(chǎn)生一種時(shí)間上有先有后的滯后現(xiàn)象（即產(chǎn)生位相差）。因此，如果用直線偏振光做入射光線，反射光便將變成為一種特殊的偏振光。圖3-4就是用來(lái)表明這種現(xiàn)象的，其中E為入射的直線偏振光的電場(chǎng)矢量，E,和Ep分別變?yōu)?和Rp，但它們并不同時(shí)增到最強(qiáng)，也不同時(shí)減到最弱，因而由它們合成的振動(dòng)不再是一條直線（即反射光不再是直線偏振光），而仿佛是一個(gè)逆時(shí)針?lè)较虍嫵鰜?lái)的橢圓，這種偏振光又叫做橢圓光。（這就是橢圓偏振）151圖8-4平面偏振光由金屬表面上反射時(shí)產(chǎn)生橢閶偏振光151折射定律：當(dāng)光線從真空或空氣（或其他介質(zhì)）進(jìn)入另一種介質(zhì)中去時(shí)（見(jiàn)圖3?6）,折射光線必定和入射光線及介質(zhì)界面的法線在同一平面內(nèi)，而且入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于常數(shù)n,n稱為這一種介質(zhì)對(duì)真空或空氣的折射率。(2)sini飾'smr3-6光^的折射色散是講白光分開(kāi)為不同頻率顏色的光。雙折射并不是能將不同顏色的光分開(kāi)來(lái)，而是使每一條單色光都各自分成同一顏色的兩支光線；這兩支光時(shí)電場(chǎng)振動(dòng)方向相互垂直，偏振度都為1的直線偏振光（如圖3-8所示）。

(2)3-6光^的折射平面偏振的透射光圖3-8由雙折射晶體透出的偏振光色散使自然光變偏振光（圖3-14）：設(shè)P是一個(gè)空氣分子，當(dāng)非偏振的入射光照射在它上面時(shí)，入射光的電場(chǎng)就迫使空氣分子上得電荷作受迫振動(dòng)，這樣P便成為一個(gè)向整個(gè)空間發(fā)射光波（電磁波）的新波源，但是空氣分子P的電荷振動(dòng)方向只能在YZ平面上（與入射光的電場(chǎng)振動(dòng)方向一一對(duì)應(yīng)），而且與入射光的電場(chǎng)振動(dòng)一樣地是在YZ平面上均勻分布的。因此,除了垂直于這個(gè)平面從P點(diǎn)筆直朝前和向后的散射光仍是非偏振光之外，從P點(diǎn)沿著這個(gè)平面向任意方向散射出來(lái)的光，都是只有一種振動(dòng)方向（在YZ平面上）的直線偏振光，面向著其余任何方向散射出去的則部分是偏振光。Yf圖3T4由散射引起的偏振現(xiàn)象第四章直線偏振光的起（檢）偏振鏡及其制法平常有色玻璃之所以顯有顏色，是因?yàn)樗茏屇骋环N顏色的光透過(guò)，而把其余顏色的光都吸收掉。雖然這種講法并不嚴(yán)格，譬如，黃玻璃其實(shí)也能讓極微量的其他各種色光透過(guò)，不過(guò)以透過(guò)去的各種光來(lái)分析，黃色光所占的成分總是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他各種色光。物質(zhì)對(duì)不同色光具有不同的吸收本領(lǐng)，這種性質(zhì)稱為選擇吸收。許多晶體本身都是具有顏色的，也就是說(shuō),這許多晶體仿佛天然的就是某種顏色光的吸收體，它們對(duì)各色光具有選擇吸收的性質(zhì)。雙折射晶體能將一種單色光分成兩條都是同一種顏色的光，而且使它們各以不同的速率在晶體中繼續(xù)行進(jìn)，則晶體對(duì)這兩個(gè)光的吸收有時(shí)也不同。大多數(shù)有色的雙折射晶體，例如黃玉和極大多數(shù)的紅玉等，對(duì)于這兩種偏振光的吸收性質(zhì)是相同的，換句話說(shuō)，它們只具有一般的吸收性?？墒?，有些有色的雙折射晶體卻例外，它們對(duì)于在自己內(nèi)部行進(jìn)的這兩種同一顏色、振動(dòng)方向相互垂直的直線偏振光，具有不同的吸收性質(zhì)，某些晶體所具有的這種特殊的吸收性叫做二色性。第五章圓偏振光與橢圓偏振光從單軸雙折射晶體上，平行于光軸（即平行于晶體的主截面）切下的薄片稱為波片或波阻片。波片的作用可以簡(jiǎn)單的概括為:它能使透射出來(lái)的振動(dòng)方向相互垂直的那兩束光彼此間產(chǎn)生如式（1）所表示的光程差0,或如式（2）所示的相位差A(yù)S（即產(chǎn)生圓偏振光或橢圓偏振光）—“Uf.一-?.（1）;「其中多為波片的厚度。AG*2jt=迫虹±此2吧.⑵-.?1..1要是，一片波片的厚度，能使透射出來(lái)的這兩種光之間的光程差6正好等于入射光的波長(zhǎng)或波長(zhǎng)的整數(shù)倍這種波片就稱為這一種波長(zhǎng)光的全波片。如果通過(guò)的波片正好使這兩種透射出來(lái)的直線偏振光之間的光程差。等于半個(gè)波長(zhǎng)（或半個(gè)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍）這樣厚的波片就是這一種波長(zhǎng)光的半波片或者叫1/2波片。如果這兩種光在透過(guò)波片后的光程差。等于1/4個(gè)波長(zhǎng)或1/4波長(zhǎng)的奇數(shù)倍；或者以彼此間的相位差來(lái)說(shuō)，剛好ir/2的奇數(shù)倍，這樣厚的波片就是這種波長(zhǎng)光的1/4波片。波片的作用：

圖A6波片對(duì)宜^偏振光和自然光的作用直線偏振光透過(guò)一塊半波片后仍是直線偏振光，不過(guò)它的振動(dòng)方向被轉(zhuǎn)過(guò)了2a角度而己。當(dāng)單色直線偏振光以a=45。垂直入射1/4波片時(shí)，從波片中透射出來(lái)的就不是直線偏振光，而是圓偏振光。波片光翰§艮5橢圜偏振光透射出來(lái)光的電場(chǎng)既不像圓偏振光那樣只改變方向不改變大小，也不像直線偏振光那樣只改變大小不改變方向，而是大小和方向都在改變，這種光稱作橢圓偏振光。除了波片能夠?qū)⒅本€偏振光改變成橢圓偏振光之外，直線偏振光在玻璃等媒介內(nèi)部的全反射或在金屬面上得反射也同樣能產(chǎn)生橢圓偏振光。而波片為全玻片1/2波片時(shí)，橢圓的短軸為零，就得到了直線偏振光；波片為1/4波片，而且a=45°時(shí)，橢圓的長(zhǎng)短軸相等，則得到了圓偏振光。因此，直線偏振光和圓偏振光可以看作是橢圓偏振光的兩種特殊形式。見(jiàn)圖5-10)圖5-1。橢圜偏振光和它的兩種特殊形式直線偏振光的鑒別：用單獨(dú)一塊檢偏振鏡迎著這種光觀察，轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏振鏡，光強(qiáng)隨著改變，如果最弱時(shí)完全看不到光，再轉(zhuǎn)過(guò)90度光強(qiáng)最強(qiáng)，這樣就可以確定它一定是直線偏振光。分辨圓偏振光、圓部分偏振光和自然光：轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏振鏡，若果透射光的強(qiáng)度始終不變,入射光便是自然光或者是圓偏振光或是由自然光與圓偏振光混合而成的圓部分偏振光,要分辨這三種光，就應(yīng)該在它射達(dá)到檢偏振鏡前，使它先通過(guò)一個(gè)1/4波片。（1）如果是圓偏振光，那么通過(guò)1/4波片后，就應(yīng)該變成直線偏振光。（2）如果是由圓偏振光和自然光合并而成的圓部分偏振光，則從1/4波片透出去的光應(yīng)該變成由直線偏振光和自然光混合而成的直線部分偏振光。這時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏振鏡可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)檢偏振鏡在某一方位時(shí)光特別亮，處于其他方位都比較暗，但又不等于零。（3）如果是自然光，則經(jīng)過(guò)1/4波片再透射出來(lái)既不會(huì)變成直線偏振光，也不會(huì)變成部分偏振光，應(yīng)該還是自然光，這就是說(shuō)，轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏振鏡時(shí)，所看見(jiàn)的光強(qiáng)度都是始終不變的，那么則一定是自然光。分辨橢圓偏振光與橢圓部分偏振光、直線部分偏振光的方法：讓橢圓偏振光與橢圓部分偏振光、直線部分偏振光通過(guò)一塊檢偏振鏡后，在轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏振鏡時(shí)，均可以發(fā)現(xiàn)光線有時(shí)亮有時(shí)暗，而即使在最暗時(shí)透過(guò)的光強(qiáng)也不會(huì)完全減弱到零。這時(shí)可以將一個(gè)1/4波片插入到待檢驗(yàn)的偏振光和檢偏振鏡之間，并先使波片的光軸取向跟單獨(dú)用偏振鏡看到最亮?xí)r的偏振軸方向一致（在辨別圓偏振光、圓部分偏振光和自然光時(shí)，1/4波片的光軸取向是任意的）這樣：（1）如果檢驗(yàn)的是橢圓偏振光，再通過(guò)1/4波片后，它便變成直線偏振光，因此就能用檢偏振鏡直接檢驗(yàn)出來(lái)。（2）如果是部分偏振光，則通過(guò)1/4波片后不會(huì)變成直線偏振光，因此不論把檢偏振鏡轉(zhuǎn)動(dòng)到什么位置，透射出來(lái)的光強(qiáng)總不能為零o（a）假使是直線部分偏振光，當(dāng)我們將所插入的那塊1/4波片的方位轉(zhuǎn)到45度（見(jiàn)圖5-7）,它就變成了圓部分偏振光。這時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏振鏡透射光的強(qiáng)度將會(huì)始終保持不變。（b）假使是橢圓部分偏振光，將那塊1/4波片旋轉(zhuǎn)45度時(shí)，就不會(huì)得到圓部分偏振光，因此在轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏振鏡時(shí),仍將發(fā)現(xiàn)時(shí)亮?xí)r暗的現(xiàn)象。奶光翰圖卜7第六章偏振光的干涉只有從同一個(gè)光源上同一點(diǎn)所射出來(lái)的兩束光才是彼此相干的，從兩個(gè)光源或從同一光源上得兩點(diǎn)射出來(lái)的，則是非相干光。由于晶體波片P對(duì)白色光中不同波長(zhǎng)引起。光和e光之間不同的相位差，并在檢偏振鏡N2中產(chǎn)生不同程度的干涉，因而在轉(zhuǎn)動(dòng)出或P時(shí)，顯現(xiàn)出各種奇異悅目的色澤來(lái)，這種現(xiàn)象就稱為色偏振。第七章物質(zhì)的旋光性在很強(qiáng)的磁場(chǎng)作用下，許多非旋光性的物質(zhì)都會(huì)顯示出旋光現(xiàn)象，物質(zhì)所具有的這種旋光性質(zhì)叫做磁旋光性，又稱法拉第效應(yīng)。第八章偏振光的應(yīng)用照相機(jī)上用的偏振濾光片:用普通照相機(jī)拍攝具有強(qiáng)烈反光的景物，往往要遭到失敗。如果，如果在鏡頭前面加上一塊起偏振的濾光片，以消除或減弱這種偏振眩光，那么拍攝卜來(lái)的照片就會(huì)清晰。過(guò)去沒(méi)有辦法在水底進(jìn)行攝影，現(xiàn)在在普通照相機(jī)的鏡頭，只要裝上合適的偏振濾光片，就可以解決了。1.偏振光的狀態(tài)描述有瓊斯矢量法、斯托克斯矢量法、邦加球(Poincare)作圖法等oJones

矢量描述的只是處于完全偏振狀態(tài)的偏振光，用互為正交的兩個(gè)振動(dòng)分量表示，分量之間具有位相差。邦加球用單位球面上的點(diǎn)表示偏振光狀態(tài)，具有直觀，容易理解的優(yōu)點(diǎn)，但不易進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算。而Stokes矢量是用列矩陣定義的一個(gè)四維矢量，不僅可以表示完全偏振狀態(tài)的光，也可以表示部分偏振光。所以在散射介質(zhì)與偏振光的相互作用求解中，采用Stokes矢量來(lái)描述光的偏振態(tài)。Stokes矢量由四個(gè)參數(shù)寫成下列矩陣形式：「Qs=uV,/=「Qs=uVU=—2A^Aycos8V=2AXAVsin6其中氣、孔表示電矢量在所選坐標(biāo)軸中沿x軸、y軸上的振幅分量。為兩振動(dòng)分量的相位差。Stokes矢量中的四個(gè)值的量綱是光強(qiáng)。Stokes所定義的偏振度為：_」Q2+U2+V》P—-I設(shè)入射光的Stokes矢量為S|,散射光的Stokes矢量為則:式中的4X4矩陣為單個(gè)粒子光散射的Mueller矩陣，也稱為相位矩陣。Mueller矩陣是用來(lái)描述器件、散射介質(zhì)等對(duì)光的偏振態(tài)的變換作用。如果在知道入射光的偏振信息，通過(guò)Mueller矩陣就可以計(jì)算出散射光的偏振狀態(tài)，通過(guò)比較散射光與入射光之間的偏振度，仰以分析散射介質(zhì)的一些特性。由Mueller矩陣決定的散射光的解偏度(DOP)定義為：D取值范困為[1,4],對(duì)于完全解偏情形，D=l；散射光處丁部分偏振狀態(tài)時(shí)1<D<4；散射光QS|U???Ml±45QS|U???Ml±45。的程度,S3