| 为了搞清偏振与衍射的关系， 我从江苏大学光学研究所买了两种玻璃衍射光栅， 一种是30槽/mm，一种是300槽/mm， 光栅面积都是35mm*45mm， 30槽的两片光栅，当衍射缝作平行和垂直变换后， 透光度变化很小，透光亮度变化难以用肉眼分辨， 而300槽的两片光栅，当衍射缝作平行和垂直变换后， 透光度变化十分明显，对着窗户看去， 缝平行时，透过两衍射片的是白光（有少量彩条）， 而缝互相垂直时，透过的光就变成了茶色， 如同戴上了太阳镜的感觉， 而茶色的深度也是随着“缝角度”变化的， 300槽/mm，相当于缝宽0.003mm左右，即3微米， 可见光的波长是0.7微米--0.4微米， 所以此时的缝宽度大约是波长的5倍左右， 如果能找到3000槽/mm的衍射光栅， 估计就几乎可以当成不错的偏振片使用了， 其实“偏振度”就是用缝平行和垂直时的“透光度”定义的： P=(T1- T2)/(T1+T2) 其中， T1：缝平行时的透光率， T2：缝垂直时的透光率， 所以衍射与偏振并没有本质的区别，只是一个程度的问题， 或者可以说偏振的本质还是衍射， 这就如同衍射的本质是干涉一样， 从上面的简单实验就可以看出： 两片缝宽大于波长5倍的多缝衍射光栅， 就已经可以产生明显的“偏振效果”了， 即已经具有了一定的“偏振度”， 可以想象当缝宽等于波长时，偏振度也会更高一些的， 这从下面的相关资料也可以得以证实： 当缝宽是波长的1/5时，偏振度就接近90%左右了， 参见《光的偏振及其应用》龙槐生 张仲先等编著 , 第78页的表格数据， 但书总归是书，还要自己动手，有个初步的感性认识才好， 如果有网友对此有兴趣，想亲自验证的话， 可以找江苏大学的凌穗女士，300槽/mm的衍射光栅是30元， 可以电话与她联系：0512-62526815（家）， 这人很热心负责的， 下面是此实验的一些背景资料（网上的争论） 请注意：此光栅是用激光在玻璃上刻出来的， 被激光照射的部位就变成了散射的“毛玻璃”， 而没有被照射到的部分就仍然可以直接透射光线， 总之衍射光栅可不需要什么“导电的金属丝”， 可照样能起到偏振的效果， （稍微修正一下： 经过详细询问得知（一般制作厂不愿谈及制作工艺）： 此光栅是在玻璃上，用碘化银底片材料经过激光暴光而成的， 不过依然没有“导电金属丝”的问题， 都知道底片上的碘化银是绝缘物质， 所以现在对光栅的偏振解释是有问题的） ======================================================= 附文： 我先说说什么是"偏振光栅" Posted by 土豆 (61.159.196.124) on 2002-07-28 13:16:15: In Reply to: 你先说说什么是"偏振光栅"? posted by 烤鱼片 on 2002-07-28 08:01:55: 先来看看书上说的： “... 要做一个让光起偏的线栅则不那么容易， 试想光波波长是那样的小。线栅间距要与光波长相近， 即每毫米要排列上干根线栅，然而1960年还是制造出 一个难以置信的每毫米2160条线的线栅。 (注：现在一般的全息衍射光栅可以做到6000条/毫米) 制造工艺是蒸发一束金原于或铝原于，以近掠入射角射到 一个以硫化锌或硒化淬为基底的闪耀光栅上，光栅直径5cm。 此时金属积聚在光栅的每—一个台阶的边缘上形成极细的 “导线”如图2—48所示。它的宽度和间隔都小于一个波长。 由于红外光波长较长，因此金属丝光栅常用于该波段作 偏振器。表2—5列出用硒化锌作基底，光栅间距1.67μm时， 不同入射波长下‘平行栅缝的光振动透射率T2和垂直栅缝 光振动的透射率T1以及透过光的偏振度P=(T1-T2)/(T1+T2)。 由表2—5知，当波长λ比光栅栅距d大四倍时， 透过光的偏振度就比较高了。 显然对7μm至2lμm的入射红外光是一个良好的偏振器。 例如为使二氧化碳激光器输出的10.6μm红外光是线偏振光， 可在激光管内放置金属丝光栅。” 引自： 《光的偏振及其应用》龙槐生 张仲先等编著 , 第78页 -------------------------------------------------------- 从中可以看出，波长与栅距(缝宽度）的比值λ/d 影响的是偏振程度， 当缝宽度d等于或大于波长λ时，同样还是“偏振光”， 只是偏振程度下降了一些，所以偏振和衍射是紧密连系在一起的， 当衍射光栅的“缝宽度”接近波长时，衍射光也是偏振光， 那么当缝宽度比波长小很多时，按说就没有衍射条纹了？ 其实不然，只要用高倍显微镜就可以看到用肉眼看不到的衍射条纹， （也可以用高倍放大镜看看一般的“亮带”是由什么组成的） 而且任何物体或微粒子的边缘都会出现“反射衍射”条纹， 所以衍射的本质实际是“边缘反射干涉”造成的，这以后再细说， 总之：衍射光栅可以用来“起偏”，偏振光栅可以用来产生“衍射条纹”， 那么现在的问题就是： 衍射光栅产生的衍射条纹能否在“磁光介质”中发生旋转？ 偏振光栅产生的“显微衍射条纹”能否在“磁光介质”中发生旋转？ 再简单一点： 当两个“多缝光栅”相互成角度旋转时，光通量是否也会发生变化？ 那么这种“光通量”的变化大小是否反映了“偏振度”的大小呢？ 估计是： 偏振度不太高的衍射条纹在比较弱的磁场和磁旋光性较差的介质中， 会出现衍射条纹的虚化---部分旋转， 偏振度很高的衍射条纹在强磁场和强磁光介质中， 会出现衍射条纹明显、清晰的旋转---全部旋转， ------------------------------------------- 至少现在对“偏振光栅”的存在没有什么可怀疑了吧？ 至于在超导强磁场中会有什么情况发生就下一步再说了， =================================================== 你的理解错误太多了,没法给你一一指出 Posted by 烤鱼片 (202.199.248.33) on 2002-07-28 15:37:11: In Reply to: 我先说说什么是"偏振光栅" posted by 土豆 on 2002-07-28 13:16:15: 就提醒你一个最简单的问题,如果刻栅用的不是金属, 或者栅格密度低些,还会不会有干涉效应？ 弄懂了这个你再考虑是什么引起了偏振. =================================================== 偏振度P取决于透光率T1和T2，对吗？ Posted by 土豆 (61.159.192.7) on 2002-07-28 18:35:37: In Reply to: 你的理解错误太多了,没法给你一一指出 posted by 烤鱼片 on 2002-07-28 15:37:11: 偏振度与透光率 假设有两个单缝光栅，缝宽=a，缝高=h， 那么偏振度P是多少呢？ 先算“透射率”： 按定义，透射率T=有介质光通量/无介质光通量， 即T= kS/KS 其中：k和K是单位面积的光通量系数， 与光强度和光源距离等因素相关， S是“通光面积”， 对于单缝光栅，显然有k=K，所以T1=kS/kS=1， 即：两栅缝平行时的透射率为T1=1， 两缝垂直时，比较原来的“无介质光通量”显然是减少了， 因为实际并没有玻璃一类的介质，所以仍然有：k=K， 那么光通量减少的原因主要是“通光面积”的减少， 即：T2=a^2/ah= a/h， 这就是两栅缝垂直时的透射率T2= a/h， 带入公式得： P=(1- a/h)/(1+a/h) 可以看出，当a趋近于h时，偏振度P趋于0， 当a/h 趋于零时，偏振度P趋于1， 所以a/h的比值越小，由单缝产生的衍射光（条纹）的偏振度就越高， 这就是衍射与偏振的基本关系之一， 多缝光栅也是如此， 当两栅缝平行时，相当于一个“多缝衍射光栅”， 当两栅缝垂直时，相当于一个“多孔衍射光栅”， 所以这两种光栅的透射率T1和T2就决定了透射光的偏振度P， 之所以当两个“多缝光栅”相互垂直时，光通量会明显减少， 就是因为“缝衍射”变成了“孔衍射”， 如果缝宽度比波长小的话，光线就很难通过小孔了， 而缝虽然窄，但是缝高度h并不小，所以光通量就相对比较高， （一般的天然偏振片都呈暗灰色，比如计算器显示窗的颜色吧） 这可能就是偏振光的“衍射本质”了， 你可以用两片多缝光栅试一下，平行与垂直的亮度差越大， 说明通过光栅的光偏振度越大， 所以偏振度越大的衍射光条纹应该越容易被磁场（和介质）旋转， |