在学习偏振光及其检验时,觉得不形象,对光通过偏振片及l/4波晶片后的变化不清晰,因此,我用Mathematica软件写了一个小程序包,在实验基础上,弥补了上述缺陷,并设置了直接用波晶片及偏振片检验圆偏光的程序。 (a6?s{(
^Dx#7bsDZR
在程序包中,设置了五个函数,check1[1]函数是可在自然光、圆偏光、椭偏光、线偏光中任意选择光源,并任意组合任意位置的偏振片和 l/4 波晶片(但不能两快轴有夹角的波晶片重叠使用)。可输出光通过各光学器件后的光的状态。check2[1]函数可在自然光、圆偏光、椭偏光、线偏光中任意选择光源,并任意组合任意位置的偏振片和 l/4 波晶片,可选择每隔1度转动其中一个光学器件,找出光屏上光强最大最小点的光强及所对应的转动的光学器件角度,并可每隔5度生成光强的图像(由于软件原因,以圆圈的大小表示光强)以及动画(图像上方还显示此种情况下光学器件的角度)。check3[1]是l/4 波晶片和偏振片的经典组合,以检验自然光、椭偏光、圆偏光、线偏光,观察现象的显示。 y$tX-9U
先在Mathematica 程序下运行程序(将光标移至程序处,运行命令“shift+enter”)即可输入下述函数运行。 p11G#.0
zSjgx_#U
对check1[1],输入check1[1] shift+enter运行,按提示输入参数,结果中{{光源种类,光强,光振幅的x分量,光振幅的y分量},…………},依次是光源性质、通过第一个器件后光的性质,通过第二个器件后光的性质,…………其图像为每经过一个光学器件后光的振动模式。 1{2eY%+C
396R$\q
对check2[1],输入check2[1] shift+enter运行,按提示输入参数,结果中,{被转动的器件的转角,对应光屏上光的强度},max为光强最大时对应的转角。再输入picture[1],做光强示意图,选定图像,输入 Ctrl + y ,演示动画(图像上方还显示此种情况下光学器件的角度)。 '?Iif#Z1
1:= `Y@.S
对check3,输入check3[1] shift+enter运行, 检验自然光、椭偏光、圆偏光、线偏光时的现象,在参数输入时,1为自然光先透过波晶片,再透过旋转偏振片后的情况,2,3分别为左旋圆偏光、右旋圆偏光。4为长轴与波晶片快轴夹角为0的情况,5为o光,e光位相差为45度的情况。(由于程序原因上述参数均需输入两次)。结果中,有最大最小光强及对应的偏振片角度。 $X+u={]
czBi Dk4
check3[2]的设置是由于在check3[1]中,由于长轴与波晶片快轴夹角为0的椭偏光的消光位置不整数,所以在check3[2]中每隔0.1度转动偏振片,得到更精确的消光位置。(其中,所用光源为o光,e光位相差为90度,Eox =2 Eoy, I=1)演示动画的方式同check2[1]。 Pcu|k/tk
附: ]R_G{%
q?~Rnv
一些具体事例: R.1Xst &i
将光标移至程序处,运行命令“shift+enter” f3
]
check1[1] shift+enter Z]-WFU_
N
在对话框中输入:{1,1,0,1,1} (自然光光源) p`+VrcCBOd
在对话框中输入:{1,2} (让光先通过偏振片,再通过波晶片) mPVE?jnR^0
在对话框中输入:90 (偏振片与水平轴夹角90度) N)43};e
在对话框中输入:45 (波晶片与水平轴夹角45度) wy4q[$.4v
5su.+4z\
结果:light={{1,1,0,1,1},{2,1/2,180,0,1/2^0.5},{2,1/2,270,1/2,1/2}} a`Z{
xme=
说明光通过偏振片变成光强为原来1/2的线偏光,再通过波晶片,变成右旋圆偏光。 -rDz~M+
check1[1] shift+enter F1A1@{8bN
在对话框中输入:{2(表示偏振光),1(光强),0(位相差),1(Eox),1(Eoy)} (线偏光光源) ->yeJTsE9
在对话框中输入:{1,2} (让光先通过偏振片,再通过波晶片) r7)@M%A
在对话框中输入:45 (偏振片与水平轴夹角45度) Qp!Y.YnPd_
在对话框中输入:0 (波晶片与水平轴夹角0度) sS,#0Qt.
~/`X*n&
结果: 4-:7.I(hq
C;sgK
check2[1] shift+enter `X+j2TmS
在对话框中输入:{1,1,0,1,1} (自然光光源) [{PqV):p
在对话框中输入:{1,2,1} (让光先过偏振片,再过波晶片,再过偏振片) !z=pP$81
在对话框中输入:90 (偏振片与水平轴夹角90度) O2H/rFx4
在对话框中输入:30 (波晶片与水平轴夹角30度) Y5jYmP<
在对话框中输入:0 (偏振片与水平轴夹角0度) "oE* 9J?e
在对话框中输入:3 (转动第三个偏振片) p~bkf>
有一系列结果,再输入 U4_"aT>My
picture[1] shift+enter _IYY08&(r
有一系列图,将最右边的包含所有图的边框点黑,输入Ctrl + y ,有动画显示,为使动画变慢,可调界面左下方的功能键。 ~+m,im8}
|R'i:=
check3[1] shift+enter J#7(]!;F
在对话框中输入: 4 vbn>mg5
在对话框中输入: 4 b]`^KTYK
结果: 4
10:%WGc
min= 63 dB`b9)Tk0z
I= 0.00005762656228 Mj~${vj
max= 153 8t9aHla
I= 0.9999423734 <"I?jgo
min= 243 2xmT#m
I= 0.00005762656228 UpeQOC
max= 333 uiK:*[
I= 0.9999423734 Jn,w)Els
表示在经典检验方法下位相差为90度的椭偏光在光屏上的现象。 {aJz. `u\
说明:波晶片的夹角表示其快轴与x轴的夹角(逆时针为正)。 %vc'{`P
偏振片的夹角表示其透振方向与x轴夹角(逆时针为正)。