偏振片和波片

偏振片选择偏振态，波片改变分量的相对相位，它们是控制偏振光的基本工具。

Definition

作用于偏振的光学元件，其中偏振片透射选定的偏振分量，波片在正交分量之间引入固定的相位延迟以改变偏振态。

Scope

本主题涵盖用于产生、转换和分析偏振光的光学元件。它包括二向色和反射偏振片以及偏振分束器、马吕斯定律（Malus's law）在偏振片透射中的应用、波片（延迟器）的作用（在正交分量之间引入受控的相位差）、半波片和四分之一波片及其在线性偏振旋转或产生圆偏振中的应用，以及琼斯微积分（Jones calculus）描述的这些元件的组合。它探讨了许多仪器中偏振控制的实用方法。

Core questions

• 偏振片如何选择偏振以及它透射多少光？
• 波片如何改变光的偏振态？
• 半波片和四分之一波片在实践中如何使用？
• 这些元件的组合如何将一种偏振转换为另一种偏振？

Key concepts

• 偏振片
• 马吕斯定律
• 波片
• 半波片
• 四分之一波片
• 快轴和慢轴
• 偏振分束器
• 延迟

Key theories

马吕斯定律

当线偏振光通过理想偏振片时，透射强度等于入射强度乘以偏振方向与偏振片透射轴之间夹角余弦的平方。

波片延迟

双折射板在其快轴和慢轴方向的分量之间引入相位差；半波片旋转线偏振，而四分之一波片在线偏振和圆偏振之间进行转换。

Clinical relevance

偏振片和波片是诊断病理学中使用的偏振光显微镜、测量葡萄糖等旋光分析物的旋光仪以及显示器和眼科仪器中控制光的液晶设备的核心组件。

History

马吕斯于1809年确立了他的强度定律，尼科尔于1828年设计了以他名字命名的方解石偏振棱镜。在埃德温·兰德于1930年代发明二向色偏振膜并创立宝丽来公司（Polaroid Corporation）之后，实用片状偏振片变得广泛可用。

Key figures

• Étienne-Louis Malus
• William Nicol
• Edwin Land

Seminal works

• hecht2017
• salehteich2019

Frequently asked questions

两块正交偏振片能通过多少光？

理想情况下不通过任何光；当透射轴垂直时，马吕斯定律给出零透射，因为九十度的余弦为零，这就是为什么正交偏振片看起来是暗的。

四分之一波片如何产生圆偏振光？

如果线偏振光以四十五度角入射到波片的轴上，波片会将一个分量相对于另一个分量延迟四分之一波长，并且两个等振幅分量结合成圆偏振光。