“光学一题”解答

利用如图所示的迎光矢量分布图,设两块(λ/4)波晶片的快轴都沿x方向,旋转的半波片快轴沿x’方向,且在t 时刻 x’和 x的夹角为 ω’ t,振幅为2A的入射线偏光通过第一块(λ/4)波晶片后的振动方程为这是一个频率为ω的左旋圆偏光.它通过半波片后的振动方程为这是一个频率为(ω一ω’)的右旋圆偏光.当这一右旋偏光通过第二块(λ/4)波晶片后,则出射光的电振动方程为由此可知,出射的是线偏光,其振动方向与入射的相同,振幅也是2A,但频率却由原来的ω变为 容易证明,当某一(λ/4)波晶片转过90°时,人们将获得m+2ω’的线偏光;有时,也可能使出射线偏…     

光学一题

频率为ω、光强为I的圆偏光垂直投射在λ/2波晶片上,试问单位面积波晶片上所受的力矩有多大?“光学一题”解答 光子的自旋动量矩为h/2π.设每秒垂直投射在单位面积上的光子数为N,则光强I=NHv,每秒作用于单位面积上的角动量为Nh/2π.着光照射在单位面积的黑面上,则单位面积黑面所受力矩M、即角动量随时间的变化率为 λ/2波晶片可将右(左)旋圆偏光变成左(右)旋圆偏光,角动量变化率是上述的二倍,故单位面积λ/2波晶片将受到2I/ 的力矩. 基础光学教学中有关光子的内容太少,这是一项不可忽视的缺陷!光学一题@潘维济$南开大学…     

偏光显微镜实验一点改进 碎粒晶片配制方法及其实验效果

引言　近代物理实验大纲订有偏光显微镜题目.做偏光显微镜实验,一要有偏光显微镜,国产偏光显微镜(如XPT-6型)能满足要求;二要有晶片(即加工晶片),这是个关键问题,通常要由专问单位来加工,一般学校又没有这种条件.由于缺乏晶片,要做偏光显微镜实验就有困难.我们用碎粒法配制成晶片(即碎粒晶片),解决了加工晶片的困难,基本满足了偏光显微镜实验的要求.我们在实验教学中,要求学生用自己配制的晶片进行实验,这样作不仅使实验教学生动活泼,引起了学生对物理实验的兴趣,同时也培养了学生的实验技能和分析问题解决问题的能力.一碎粒晶片配制方法 …     

光学一题

调节单色扩展自然光光源照明下的迈克耳荪干涉仪。以获得最大光强为I0、可见度为1.0的等倾圆条纹.现将一块λ/4波晶片插入干涉仪的一个光臂里,试问视场中的最大光强和可见度将会怎样变化?“光学一题”解答潘维济南开大学 自然光通过波晶片后仍然是自然光.初想起来,将λ/4波晶片插入迈克耳孙干涉仪的一个光臂后,除了波晶片厚度d所引起的圆条纹跳迁以外,在最大、最小光强上不会有什么变化,可见度仍然为1.0.但这个结论是错误的,错就错在没作仔细分析. 将入射的自然光等效成沿波晶片晶轴方向振动(e光)和沿与其垂直方向振动(o光)的两个振幅相等…     

双轴晶体会聚偏光干涉的理论与实验研究

晶体会聚偏光干涉图包含了晶体特性的许多信息,建立偏光干涉图的定量分析方法可以使这些信息得到充分利用。基于双轴晶体折射时满足的波矢关系,导出了两折射光波相位差的精确计算公式。分析了光波在各界面折射时偏振态的变化,提出了会聚偏光干涉合成振幅的计算方法。针对任意取向的双轴晶体,计算了完整的偏光干涉图,反映了相位分布决定等色线、振幅分布决定消光影的规律。用数字图像模似了干涉图,并讨论了干涉图的变化情况。对4块不同取向的KTP晶片进行实验,实验干涉图与理论干涉图的特征完全一致,两者仔细对比可判断现有KTP晶体色散方程的优劣。     

面切变压电复合材料及其换能器

本文通过控制压电相在压电复合材料中的分布形式，把四块完全相同的等腰直角王角形2－2型压电复合材料拼接起来，四个直角顶点位于晶片的中心，相邻块压电相的极化方向相对．这种新型材料可产生面切变振动，其换能器可辐射面切变波．波列中的纵波具有伴随性且其首波位相与面切变波首波位相相反     

基于椭偏光谱仪的石英波片光轴方位探测

波片的光轴方向是波片应用中最重要的参数之一。在椭偏光谱仪透射模式下,利用琼斯矩阵对波片旋转过程中P和S两方向上位相的变化进行分析,设计了一种判断石英波片光轴方向的新方法。应用此方法判断光轴方向,具有光路结构简单,检测速度快的特点,且具有很好的实用性。     

快速测量扭曲向列相液晶盒盒厚

提出了一种利用圆偏光仪测量扭曲向列相液晶盒盒厚的新方法,即:圆偏光仪组成为两端是一对起偏器和检偏器,中间放置一对四分之一波片.起偏器和检偏器平行或垂直放置,其中一个四分之一波片的快轴和起偏器透光轴成45°,另一个四分之一波片的快轴和起偏器透光轴成－45°.液晶盒样品直接插入到两四分之一波片中间,无需调整方向.不同于旋转液晶盒或偏振片寻找输出光强最大值或最小值的方法,圆偏光仪测量盒厚不需要旋转任何光学元件或液晶盒观测输出光强的变化,只需要观测检偏器在平行和垂直方向的两个强度值,能够实现快速测量,简洁而且有效.     

用波晶片相位板产生角动量可调的无衍射涡旋空心光束

本文提出了一种用波晶片产生无衍射涡旋空心光束的新方案. 根据晶体双折射的性质, 设计波晶片的厚度, 在一块晶体薄片上对o光和e光分别形成各自的四台阶相位板, 线偏振光入射到该相位板后, o光和e光衍射按强度叠加, 利用准伽利略望远镜系统聚焦, 得到近似无衍射涡旋空心光束. 光路简单, 调节方便. 在近轴条件下, 运用菲涅耳衍射理论和经典电磁场角动量理论, 数值模拟计算了周期数不同的两块波晶片相位板衍射光强和角动量的分布, 结果表明: 两块相位板都能在较长距离内产生近似无衍射涡旋空心光束, 光强和轨道角动量的分布与螺旋相位板产生的涡旋光束基本相同. 在衍射光路中加入相位补偿器, 调节o光和e光的相位差可以调节自旋角动量的大小, 从而可以调节总角动量密度和平均光子角动量的大小. 用这种空心光束导引冷原子或冷分子, 原子在与光子相互作用过程中可获得可调的转动力矩.     

用于裂纹方向识别的超声散射系数分析方法研究

本文主要利用超声相控阵技术进行了裂纹方向识别研究。首先,对线性超声相控阵探头采集的全矩阵数据进行了全聚焦成像,确定缺陷的位置。然后将线性阵列划分为若干子阵列,研究了缺陷位置处子阵列的散射系数分布,从中提取出缺陷的方向信息。在此基础上,研究了子阵列参数选择(子阵列包含晶片数及相邻子阵列间隔晶片数)及探头位置对裂纹方向识别的影响。通过对散射系数分布图中提取的3个特征指标,角度测量误差、角度分辨率及相对脊带宽度,进行主成分分析,评价了子阵列参数设置(如子阵列包含晶片数及相邻子阵列间隔晶片数)对裂纹方向识别的影响,优化出最佳的检测位置及子阵列参数设置。仿真和检测实验结果表明,当相邻子阵列间隔晶片数为1,包含晶片数为11个时,可以利用超声散射系数分布进行裂纹方向的准确测量,测量误差小于2%。      

基于琼斯矩阵的FIR晶体光滤波器设计方法

FIR晶体光滤波器由夹在两个偏振片之间的N个厚度相同的晶片构成,设计过程中需要根据要求的频率响应求出各个晶体波片的光轴方向和输出端偏振片的通光方向.提出了一种基于琼斯矩阵的反向递推设计方法.FIR晶体光滤波器的琼斯矩阵是各个晶片以及偏振片琼斯矩阵的乘积,利用这一关系可以建立简单的反向递推关系,并计算出与输出偏振分量对应的正交偏振分量,通过迭代运算确定所有元件的角度参数.实例设计的结果与使用其它方法得到的结果一致,设计过程简单.     

黄方程与极化激元

如果晶体元胞含两个原子,其格波(具有波的形式的晶格振动模)除了三支声学波外,还有三支光学振动波.在长波极限下(即光学声子波长远大于晶格常数),元胞中两个粒子的光学振动方向相反,而元胞的质心则保持静止.在考虑极性晶体与红外光的相互作用以及电子与晶格的相互作用时,长波长光学振动具有特殊的重要性. 对于极性晶体,正负离子在光学振动时会伴随产生极化,由此产生的宏观电场反过来又影响晶格光学振动模的频率,造成了纵光学振动(振动方向与波传播方向平行)与横光学振动(振动方向垂直于波传播方向)频率的不同.30—40年代的深入研究表明,这种…     

几种新型LD泵浦Nd∶YAG双频激光器

介绍了几种LD泵浦Nd∶YAG双频激光器 ,均应用双折射原理实现。一类是利用自然双折射效应 ,在激光谐振腔内加入自然双折射元件 ;另一类则是对YAG晶片加压力 ,使YAG晶片本身成为应力双折射元件。由于双折射效应使激光在谐振腔内产生偏振方向互相垂直的寻常光 (o光 )和非寻常光 (e光 )两种成分。因为o光和e光在双折射元件中有着不同的折射率 ,因此一个激光谐振腔变成了具有两个物理长度的谐振腔 ,从而产生双频激光。改变自然双折射元件或对YAG晶片施加的压力 ,可调谐频差。实验中获得 10 9Hz量级的大频差 ,合成波长可到几十毫米 ,适用于绝对距离干涉测量     

翻边压电晶片激励Lamb波声场研究

压电晶片广泛应用于超声波检测领域,是激励和接收超声波的最主要器件之一。本文通过实验、有限元压电模拟和半解析数值模拟,研究用压电晶片在板中激励Lamb波,三种方法得到的Lamb波信号中S0模态非常吻合,A0模态处稍有差异。同时还分析了晶片的电极形态对声场分布以及声场能量的影响,声场随着电极面积比变化而变化。研究结果可为压电晶片的实际使用提供参考。     

脉冲强激光破坏Hg0.8Cd0.2Te晶片材料的机理分析

 利用光学金相显微镜对TEA-CO₂脉冲强激光辐照的Hg_0.8Cd_0.2Te晶片表面进行了观察。在单脉冲能量为37.5 J，能量密度为937.5 J/cm²的强激光辐照下，晶片表面呈现出熔融迹象和大量的微裂纹，微裂纹密度从激光辐照区中心向外逐渐减少，裂纹沿晶体的(111)面扩展。随着脉冲连续作用次数的增加，晶片表面熔融更加剧烈，裂纹数目、裂纹深度和宽度都有所增加。分析认为：HgCdTe晶片的破坏与激光辐照能量、脉冲连续作用次数、激光场强分布、激光热应力、激光支持的燃烧波和物质的蒸发波等冲击波有关。     

椭圆偏振波的旋转方向与相移的关系

设有二振动方向相垂直、频率相同、相差一定的线偏振波,分别表为 不失一般性,令传播方向上的坐标z=0,在此波振面上有 它们的合成波为(4) 一般为如下图所示的椭圆偏振波.为求此偏振波的旋转方向.作如下考虑(结论均是对迎着传播方向而言)。 在(1),(2)中令ωt=τ,(1) i(2)得合成椭圆偏振波振动矢对应的复数表式 T的幅角为显然偏振波的 T的幅角为显然偏振波的旋转方向与　　的变化率有关,为此求出 则(3)式可写成,可见旋转方向与二线偏振波的相移　　有关,讨论如下: 若　,椭圆偏振波右旋(逆时针方向). 椭圆偏振波左旅(顺时针方向). 椭圆偏振波变…     

频率调制强吸收光谱中残余幅度调制的理论分析

由电光调制器(EOM)中双折射效应及线偏光不完全沿EOM调制方向诱发的残余幅度调制(RAM)使频率调制(FM)光谱技术在微量气体检测中的应用受到极大的限制。基于光场与晶体相互作用及光学干涉原理推导出存在RAM时FM光谱的线型表达式,确定出输入线偏光角度、EOM中双折射效应、FM系数等是影响线型的主要因素,且当入射EOM光的偏振角度偏离调制方向越大,双折射效应引起的特征偏振方向相位差越大,线型扭曲越严重;同时在FM色散光谱中存在一个受两者影响的直流偏置;最后给出通过伺服控制这两过程可以达到抑制RAM的目的。这些现象及线型的分析将为基于光纤器件的FM光谱提供必要的理论支持。     

消色差波片

<正> 一、前言波片是物理光学中最基本和常用的光学元件之一,一般由双折射材料制作。其光轴处于通光面上,当寻常光与非常光的延迟数等于R(=μ(λ)d/λ)时,称为R波片。对各种晶体其双折射率μ都是波长的函数,一般随波长增加而减小,所以对R波片,双折射晶片厚度     

用液晶电视控制激光束小尺度波前畸变研究

 将两块液晶电视(LCTV)通过中继成像方式级联，一块用于模拟小尺度畸变波前，另一块用于控制和衰减前面的小尺度畸变，通过环路径向剪切干涉(CRSI)装置对畸变波前的控制结果进行检测，从实验上实现了LCTV对激光光束小尺度波前畸变的控制。从理论上对实验原理进行了分析，给出了补偿后波前存在剩余波前起伏的合理解释。     

基于超材料的偏振不敏感太赫兹宽带吸波体设计

本文设计了一种基于超材料的偏振不敏感太赫兹宽带吸波体.吸波体包含两层金属和一层中间介质,表面金属层每一个周期单元由五种尺寸接近的金属块按照相邻不同的规律排列成5×5的方形阵列.各种尺寸金属块分别产生单峰谐振吸收,五个谐振吸收峰相互靠近从而产生宽带吸收.通过研究吸波体表面电流和电场z分量分布情况可知,入射太赫兹能量的吸收主要是由y方向上电场引起的电偶极子振荡和z方向上磁场引起的磁极化产生,而且金属层的欧姆损耗起主要作用.仿真结果表明,吸波体吸收率在80%以上的带宽约为1.2 THz,最高吸收率可达98.7%,半峰全宽(FWHM)为1.6 THz,该宽带吸波体的厚度约为中心波长的二十分之一,对偏振方向不敏感,且能实现大角度吸收,在太赫兹频段的电磁隐身、测辐射热探测器以及宽带通信等领域有潜在的应用价值.