檢偏振器是一款檢測光的偏振的光學儀器。
基本介紹
- 中文名：檢偏振器
- 類型：光學儀器
- 作用：檢測光的偏振
- 相關人物：馬呂斯
光的偏振,偏振現象的發現,光的偏振的套用,結構簡述,
光的偏振
polarization of light
光波電矢量振動的空間分布對於光的傳播方向失去對稱性的現象。只有橫波才能產生偏振現象，故光的偏振是光的波動性的又一例證。在垂直於傳播方向的平面內，包含一切可能方向的橫振動，且平均說來任一方向上具有相同的振幅，這種橫振動對稱於傳播方向的光稱為自然光（非偏振光）。凡其振動失去這種對稱性的光統稱偏振光。
偏振光
①線偏振光：在光的傳播過程中，只包含一種振動，其振動方向始終保持在同一平面內，這種光稱為線偏振光（或平面偏振光)。你可以通過一個實驗想像這是一種什麼景象：你把一根繩子的一頭拴在鄰居院子裡的樹上，另一頭拿在你手裡。再假定繩子是從籬笆的兩根竹子的正當中穿過去的。如果你現在拿繩子上下振動，繩子產生的波就會從兩根竹子之間通過，並從你的手傳到那棵樹上。這時，那座籬笆對你的波來說是"透明的"。但是，要是你讓繩子左右波動，繩子就會撞在兩根竹子上，波就不會通過籬笆了，這時這座籬笆就相當於一個起偏振器件。
②部分偏振光：光波包含一切可能方向的橫振動，但不同方向上的振幅不等，在兩個互相垂直的方向上振幅具有最大值和最小值，這種光稱為部分偏振光。自然光和部分偏振光實際上是由許多振動方向不同的線偏振光組成。
當光線從空氣（嚴格地說應該是真空）射入介質時，布儒斯特角的正切值等於介質的折射率n。由於介質的折射率是與光波長有關的，對同樣的介質，布儒斯特角的大小也是與光波長有關的。以光學玻璃折射率1.4-1.9計算，布儒斯特角大約為54-62度左右。當入射角偏離布儒斯特角時，反射光將是部分偏振光。
③橢圓偏振光：在光的傳播過程中，空間每個點的電矢量均以光線為軸作旋轉運動，且電矢量端點描出一個橢圓軌跡，這種光稱為橢圓偏振光。迎著光線方向看，凡電矢量順時針旋轉的稱右旋橢圓偏振光，凡逆時針旋轉的稱左旋橢圓偏振光。橢圓偏振光中的旋轉電矢量是由兩個頻率相同、振動方向互相垂直、有固定相位差的電矢量振動合成的結果(見波片)。
④圓偏振光：旋轉電矢量端點描出圓軌跡的光稱圓偏振光，是橢圓偏振光的特殊情形。在我們的觀察時間段中平均後，園偏振光看上去是與自然光一樣的。但是園偏振光的偏振方向是按一定規律變化的，而自然光的偏振方向變化是隨機的，沒有規律的。
偏振現象的發現
1809年，馬呂斯在試驗中發現了光的偏振現象。在進一步研究光的簡單折射中的偏振時，他發現光在折射時是部分偏振的。因為惠更斯曾提出過光是一種縱波，而縱波不可能發生這樣的偏振，這一發現成為了反對波動說的有利證據。
參見馬呂斯定律
1811年，布呂斯特在研究光的偏振現象時發現了光的偏振現象的經驗定律。
光的偏振的套用
1.在攝影鏡頭前加上偏振鏡消除反光
在拍攝表面光滑的物體，如玻璃器皿、水面、陳列櫥櫃、油漆表面、塑膠表面等，常常會出現耀斑或反光，這是由於光線的偏振而引起的。在拍攝時加用偏振鏡，並適當地旋轉偏振鏡面，能夠阻擋這些偏振光，藉以消除或減弱這些光滑物體表面的反光或亮斑。要通過取景器一邊觀察一邊轉動鏡面，以便觀察消除偏振光的效果。當觀察到被攝物體的反光消失時，既可以停止轉動鏡面。
2.攝影時控制天空亮度，使藍天變暗。
由於藍天中存在大量的偏振光，所以用偏振鏡能夠調節天空的亮度，加用偏振鏡以後，藍天變的很暗，突出了藍天中的白雲。偏振鏡是灰色的，所以在黑白和彩色攝影中均可以使用。
3.使用偏振鏡看立體電影
在觀看立體電影時,觀眾要戴上一副特製的眼鏡,這副眼鏡就是一對透振方向互相垂直的偏振片。
立體電影是用兩個鏡頭如人眼那樣從兩個不同方向同時拍攝下景物的像,製成電影膠片.在放映時,通過兩個放映機,把用兩個攝影機拍下的兩組膠片同步放映,使這略有差別的兩幅圖像重疊在銀幕上.這時如果用眼睛直接觀看,看到的畫面是模糊不清的,要看到立體電影,就要在每架電影機前裝一塊偏振片,它的作用相當於起偏器.從兩架放映機射出的光,通過偏振片後,就成了偏振光.左右兩架放映機前的偏振片的偏振化方向互相垂直,因而產生的兩束偏振光的偏振方向也互相垂直.這兩束偏振光投射到銀幕上再反射到觀眾處,偏振光方向不改變.觀眾用上述的偏振眼鏡觀看,每隻眼睛只看到相應的偏振光圖象,即左眼只能看到左機映出的畫面,右眼只能看到右機映出的畫面,這樣就會像直接觀看那樣產生立體感覺.這就是立體電影的原理.
當然,實際放映立體電影是用一個鏡頭,兩套圖象交替地印在同一電影膠片上,還需要一套複雜的裝置.
光在晶體中的傳播與偏振現象密切相關，利用偏振現象可了解晶體的光學特性，製造用於測量的光學器件，以及提供諸如岩礦鑑定、光測彈性及雷射調製等技術手段。
結構簡述
起偏振器又稱為偏光器，它的作用是產生線性偏振光照明，一般安裝在集光器下。但這種形式的起偏振器不能充分利用集光器孔徑，因此現在一般採用把尼科耳稜鏡和集光器合在一起的偏光集光器。當利用落射光照明時，把起偏振器插入光源與落射光照明器之間。
檢偏振器又稱為檢光器，它一般被固定在顯微鏡筒內或在目鏡簡上端。在奧林巴斯顯微鏡內往往安裝在鏡台與雙目鏡筒之間，它能夠旋轉，並具有表示旋轉角度的刻度。
在用於定性的最簡單偏光顯微鏡中，往往只有一個起偏振器，而檢偏振器大多數被鏡簡中的一個槽溝所代替。在專門設計的偏光顯微鏡中，起偏振器往往裝在一個有刻度的框架上並能夠讀出旋轉角度。
起偏振器和檢偏振器在1950年以前都是使用昂貴的尼科耳稜鏡或Thompson稜鏡;而現在一般使用刀形起偏振器產生平面偏振光。這種效果是建立在能夠吸收O一光線並透過E一光線的二色性物質的基礎上的，這種二色性現象從屬於一定的波長。刀形起偏振器可以同尼科耳稜鏡相比美，在較先進類型的尼康顯微鏡中它特別適用於定量工作。當然，偏振光稜鏡仍然經常使用。
在偏光顯微鏡中如果起偏振器處於固定位置而檢偏振器可以旋轉(或兩者相反)，且當起偏振器和檢偏振器的主平面平行時，在鏡筒上觀察視場變得非常明亮(亮度處於最大值)，如果旋轉檢偏振器使兩者之間的角度增大到900，視場就完全變暗，也就是說在起偏振器和檢偏振器十字交叉的情況下(即所謂“十字稜鏡”)，沒有光線通過。如果把一個雙折射物體引入光路中的十字稜鏡之間，實際上在集光器和物鏡之間，則在這個物體的位置上可以通過變化的光量。對於任何各向異性的物質來說，當標本在物台上旋轉時，物體像的亮度將從最大值到零有4次變化。當然這種物體不能從與光軸平行的方向觀察，因為在這種情況下它將變成一個各向同性的物質。
因此，當方位角(即離開偏振器光線的振動平面和兩個在物體中的特定方向之間的（角度)是45°時，在像上就可以顯示最大的亮度，當方位角為0°時就會出現完全的黑暗。
所以，當把具有各向異性物質的顯微鏡標本在物台上旋轉，方位角從0°到45°進行連續轉動時將會出現不同的情況，它被觀察時，一條正常光線和一條異常光線以不同的速度通過，當成像時兩條光線重新結合，但是一條將落後於另一條。
此外，在檢偏振器振動平面上發生的干涉會引起色彩干涉，這種被稱為色偏振光的現象在使用白光時很容易被觀察到。同時通過交叉檢偏振器的光的波長與在雙折射物體中產生的像有關，因此色偏振可以被用於測量在物體中發生的相位延遲。當形成的色彩在最大強度的光被觀察到的位置中當物體旋轉超過360°時的4個位置)進行分解時，可以得到關於物體物理學特性的一些資料，然而生物學標本中的相位延遲對於產生色偏振往往是太小了。
當相位延遲大約在100nm時色彩干涉才能被眼睛所察覺，直到大約550nm，每增加20- 30nm就會引起千涉色彩上的質的變化。在r值超過550nm時會重新發生第2級新的干涉色彩，並且在2 x 550nm時會觀察到第3級重複干涉色彩。隨著級別的增加色彩變化就逐漸減少，因為對於多於一種色彩的消光機會就會增加;從第7級就會出現“高級別的白光”。所有這些複雜的變化都可以用Michellevy色譜進行分析，因此當物體的厚度己知時，藉助於25nm精確的一定色彩就可以讀出雙折射的(Ne一No)的數值，由於對於大多數結晶材料的(Ne一No)的值是已知的，於是用這種方法就可以鑑定一個物體中的某種晶體物質。
