
【化】 chromatic polarization
color; expression; hue; kind; quality; scene; woman's looks
【医】 chrom-; chromato-; chromo-; color
polarization
【化】 polarization
【医】 polarization
色偏振(chromatic polarization)是光学中描述偏振光通过各向异性介质时产生颜色变化的现象。该现象由法国物理学家Étienne-Louis Malus于1811年首次发现,其本质源于双折射材料对入射光的分解与重组过程。
当线偏振光通过双折射晶体(如方解石)时,会分裂为两束振动方向相互垂直的o光和e光,二者因传播速度差异产生光程差。根据波动光学理论,这种相位延迟会导致不同波长光的干涉增强或抵消,最终在检偏器中呈现与波长相关的色彩条纹。典型实验中使用云母薄片或石英楔可观察到从紫到红的连续色谱。
色偏振的应用涵盖材料科学和地质学领域。例如在光弹性测量中,工程师通过观察透明塑料模型受外力作用产生的彩色干涉图案,可定量分析机械结构的应力分布。地质学家则利用该现象鉴别矿物晶体的光学各向异性特征。
色偏振是光学中由偏振光干涉引起的色彩变化现象,其核心原理与光的波动性及偏振特性密切相关。以下是详细解释:
1. 现象描述 当白光通过双折射晶体(如云母片)并配合偏振片时,由于不同波长的光发生选择性干涉,会呈现特定颜色;旋转晶片或检偏器时,颜色随之变化。例如,均匀厚度的晶片会形成均匀色彩,而厚度不均的晶片则可能显示条纹。
2. 物理机制 •相位差作用:两束相干偏振光通过晶片后产生相位差$Delta phi = frac{2pi}{lambda}(n_o - n_e)d$($n_o,n_e$为晶体的寻常光与非寻常光折射率,$d$为厚度),导致不同波长光满足相长或相消干涉条件。 •白光分解:白光包含连续光谱,干涉后部分波长增强(如红光)、部分减弱(如蓝绿光),形成互补色组合。例如,若红光相消则背景呈现青色。
3. 影响因素 •晶片厚度:厚度变化会改变相位差,导致颜色分布差异(均匀厚度→单色背景,不均匀厚度→条纹)。 •偏振方向夹角:晶片光轴与偏振片夹角$alpha$影响振幅分解,进而改变干涉强度与色彩纯度。
4. 应用领域 该现象被用于材料应力分析(光弹性方法),通过观察偏振光干涉图样判断零件内部应力分布,条纹密集处对应应力集中区域。
扩展说明:色偏振的互补色规律与牛顿环类似,但本质区别在于其色彩源于偏振态干涉而非薄膜干涉。这种现象直观展示了光的横波特性,是偏振光学的重要研究内容。
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