| 邵飞机 |
2007-12-04 10:40 |
计算机模拟偏振光研究的程序
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。 x`^~| Q
:N#gNtC)b
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。 3OV#H%
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。 dL>0"UN}-
2. Ym
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。 x~ xaE*r
SX|b0S,
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）。 MpM-xz~
{4&G\2<^^
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。 3Juhn5&N
$=n|MbFl
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]。 De[!^/f;T
附： ]yN]^% PYH
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一些具体事例: +bvY*^i
将光标移至程序处，运行命令“shift+enter” s4lkhoN\ t
check1[1] shift+enter 7Xv.C&jzd
在对话框中输入：{1，1，0，1，1} （自然光光源） @ * L^Jgn
在对话框中输入：{1，2} （让光先通过偏振片，再通过波晶片） DY ?`Y%"
在对话框中输入：90 （偏振片与水平轴夹角90度） RNuOwZ1m
在对话框中输入：45 （波晶片与水平轴夹角45度） ,U2
/J
Zb`}/%\7
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}} J'y*;@4l^:
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。 xfqgK D>
check1[1] shift+enter r 4jW =?|
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） [i.2lt#]
在对话框中输入：{1，2} （让光先通过偏振片，再通过波晶片） d c_^
在对话框中输入：45 （偏振片与水平轴夹角45度） {<&I4V@+
在对话框中输入：0 （波晶片与水平轴夹角0度） F<X)eO]tk
y[S 5
结果： YY]JjMkU
r ,|T@|{
check2[1] shift+enter t/HMJ
在对话框中输入：{1,1,0,1,1} （自然光光源） q~.\NKc
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） R>[2 }R30
在对话框中输入：90 （偏振片与水平轴夹角90度） Y1t xI
在对话框中输入：30 （波晶片与水平轴夹角30度） " $P bpY
在对话框中输入：0 （偏振片与水平轴夹角0度） (7`&5m d
在对话框中输入：3 （转动第三个偏振片） 0U ?1Yh7
m
有一系列结果，再输入 JAen= %2b
picture[1] shift+enter rE[*i q,#
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。 BqK| 4-Pf
<r.f ?chf
check3[1] shift+enter a3 ve%b
在对话框中输入: 4 '@RlKMnN
在对话框中输入: 4 <WtX>
\]l(
结果： x$ I~y D
min= 63 =(K;z9O R
I= 0.00005762656228 7* d}6\
%
max= 153
md_aD
I= 0.9999423734 PX52a[wNDH
min= 243 j% !
I= 0.00005762656228 pNr3u
max= 333 %I;ej{*c
I= 0.9999423734 qS>P,>C
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。 &6FRw0GX
说明：波晶片的夹角表示其快轴与x轴的夹角（逆时针为正）。 "m0 >u,HmI
偏振片的夹角表示其透振方向与x轴夹角（逆时针为正）。
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