| 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。 ?Ujg.xo\
y2I7Zd .
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。 FL{?W (M
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。 l$/pp
&1Ndi<Y^
对check1[1],输入check1[1] shift+enter运行，按提示输入参数，结果中{{光源种类，光强，光振幅的x分量，光振幅的y分量}，…………}，依次是光源性质、通过第一个器件后光的性质，通过第二个器件后光的性质，…………其图像为每经过一个光学器件后光的振动模式。 c9nR&m8(+
T`!R
ki%~
对check2[1]，输入check2[1] shift+enter运行，按提示输入参数，结果中，{被转动的器件的转角，对应光屏上光的强度}，max为光强最大时对应的转角。再输入picture[1],做光强示意图，选定图像，输入 Ctrl + y ,演示动画（图像上方还显示此种情况下光学器件的角度）。 5 (H%Ia
~bZ =]i
对check3，输入check3[1] shift+enter运行， 检验自然光、椭偏光、圆偏光、线偏光时的现象，在参数输入时，1为自然光先透过波晶片，再透过旋转偏振片后的情况，2，3分别为左旋圆偏光、右旋圆偏光。4为长轴与波晶片快轴夹角为0的情况，5为o光,e光位相差为45度的情况。（由于程序原因上述参数均需输入两次）。结果中，有最大最小光强及对应的偏振片角度。 1x|3|snz)
o=YOn&@%
check3[2]的设置是由于在check3[1]中，由于长轴与波晶片快轴夹角为0的椭偏光的消光位置不整数，所以在check3[2]中每隔0.1度转动偏振片，得到更精确的消光位置。（其中，所用光源为o光,e光位相差为90度，Eox =2 Eoy, I=1）演示动画的方式同check2[1]。 {[2o
附： 5z_d$.CIc
~ gpx K{
一些具体事例: @N4~|`?U
将光标移至程序处，运行命令“shift+enter” ^0.8- RT
check1[1] shift+enter 2'@m'4-N
在对话框中输入：{1，1，0，1，1} （自然光光源） V^,gpTyv*
在对话框中输入：{1，2} （让光先通过偏振片，再通过波晶片） nW)+-Wxq
在对话框中输入：90 （偏振片与水平轴夹角90度） CI{2(.n4
在对话框中输入：45 （波晶片与水平轴夹角45度） AfA"QCyO
8Nzn%0(Q
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}} [1vm~ w'
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。 fLe~X!#HF
check1[1] shift+enter vntJe^IaFd
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） \!\:p/f
在对话框中输入：{1，2} （让光先通过偏振片，再通过波晶片） _<c"/B
在对话框中输入：45 （偏振片与水平轴夹角45度） X d+H()nR
在对话框中输入：0 （波晶片与水平轴夹角0度） }i!+d,|f
D<J'\mo
结果： E /H%q| q
? uYO]!V C
check2[1] shift+enter 1( Is
7
在对话框中输入：{1,1,0,1,1} （自然光光源） {c*$i^T
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） v8-My1toV
在对话框中输入：90 （偏振片与水平轴夹角90度） |<c9ZS+
在对话框中输入：30 （波晶片与水平轴夹角30度） MZz9R*_VS
在对话框中输入：0 （偏振片与水平轴夹角0度） G^ GIHdo
在对话框中输入：3 （转动第三个偏振片） "IU}>y>J
有一系列结果，再输入 Gt&yz"?D
picture[1] shift+enter tKt} ]KHV
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。 ytY\ &m
` &A`&-nc=
check3[1] shift+enter $jMA(e`Ye0
在对话框中输入: 4 ]ltCJq
在对话框中输入: 4 Yd3lL:M
结果： g!~SHW)l
min= 63 b;VIR,2
I= 0.00005762656228 vt5w(}v(
max= 153 PaSwfjOnqr
I= 0.9999423734 pl>b 6 |
min= 243 QKP
#wR
I= 0.00005762656228 fZ-"._9UyH
max= 333 J6CSu7Voa
I= 0.9999423734 q( qm3OxYo
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。 g}hUCx(
说明：波晶片的夹角表示其快轴与x轴的夹角（逆时针为正）。 V<9L-7X 8
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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