起偏鏡儀器簡(jiǎn)介

起偏鏡是一種濾光器，使特定偏振光的光通過(guò)并阻擋其他極化光波，它可以將未定義或混合極化的光束轉(zhuǎn)換為明確定義的偏振光束，即偏振光。 常見的起偏鏡類型是線起偏鏡和圓起偏鏡。起偏鏡用于許多光學(xué)技術(shù)和儀器，偏振濾鏡可用于攝影和液晶顯示技術(shù)。 除了無(wú)線電波，微波和X射線之外，起偏鏡也可以用于除光之外的其他類型的電磁波。

線性起偏鏡可以分為兩大類：吸收起偏鏡，其中不需要的偏振狀態(tài)被器件吸收，以及分束起偏鏡，其中非偏振光束被分成具有相反極化狀態(tài)的兩個(gè)光束。 維持具有不同入射角的相同的偏振軸的起偏鏡通常稱為笛卡爾起偏鏡，因?yàn)槠袷噶靠梢杂锚?dú)立于偏振器表面的取向的簡(jiǎn)單笛卡爾坐標(biāo)（例如，水平與垂直）來(lái)描述。 當(dāng)兩個(gè)偏振態(tài)相對(duì)于表面的方向（通常用菲涅爾反射發(fā)現(xiàn)）時(shí)，它們通常稱為s和p。 笛卡爾和s-p極化之間的這種區(qū)別在許多情況下可以忽略不計(jì)，但是對(duì)于實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度和入射光的廣角角度擴(kuò)展而言，這是很重要的。

吸收起偏鏡

某些晶體，由于晶體光學(xué)所描述的影響，顯示二色性，優(yōu)先吸收在特定方向上極化的光。因此，它們可以用作線起偏鏡。最著名的這種類型的水晶是電氣石。然而，該晶體很少用作起偏鏡，因?yàn)槎孕?yīng)是強(qiáng)烈的波長(zhǎng)依賴性的，并且晶體看起來(lái)是有色的。草藥也是二色性的，顏色不強(qiáng)，但難以在大晶體中生長(zhǎng)。

偏振片偏振濾鏡在原子尺度上與線柵偏振器類似地起作用。它最初是由微觀的herapathite晶體制成。目前的H型片由聚乙烯醇（PVA）塑料制成，具有碘摻雜性。在制造過(guò)程中拉伸片材使得PVA鏈在一個(gè)特定的方向上對(duì)齊。來(lái)自碘摻雜劑的價(jià)電子能夠沿著聚合物鏈線性移動(dòng)，但不橫向于它們。因此平行于鏈的入射光被片吸收;傳輸垂直于鏈的偏振光。寶麗來(lái)的耐用性和實(shí)用性使其成為使用中最常見的偏光鏡類型，例如太陽(yáng)鏡，照相濾光片和液晶顯示器。它也比其他類型的偏振器便宜得多。

一種現(xiàn)代的吸收式起偏鏡由細(xì)長(zhǎng)的銀納米顆粒制成，它嵌入?。ā?.5毫米）的玻璃板中。這些偏光片更耐用，可以比塑料偏光片更好地偏振光，實(shí)現(xiàn)高達(dá)100,000：1的極化率和正確偏振光的吸收低至1.5%。這種玻璃起偏鏡對(duì)于短波長(zhǎng)紅外光效果最佳，廣泛應(yīng)用于光纖通信。

分束起偏鏡

光束分離起偏鏡將入射光束分成兩束不同的線偏振光束。 對(duì)于理想的偏振分束器，它們將是完全極化的，具有正交偏振。 然而，對(duì)于許多常見的光束分離起偏鏡，兩個(gè)輸出光束中只有一個(gè)是完全極化的。 另一個(gè)包含極化狀態(tài)的混合。

與吸收起偏鏡不同，光束分離起偏鏡不需要吸收和消散被拒絕的偏振狀態(tài)的能量，因此它們更適合用于諸如激光的高強(qiáng)度光束。 真偏振分束器在兩個(gè)偏振分量要同時(shí)分析或同時(shí)使用時(shí)也是有用的。

菲涅耳反射極化

當(dāng)光從兩個(gè)透明材料之間的界面以一定角度反射（通過(guò)菲涅耳反射）時(shí)，反射率對(duì)于入射平面中偏振的光和垂直偏振的光不同。在平面中偏振的光被稱為p偏振光，而垂直于它的偏振是s偏振光。被稱為布魯斯特角的特殊角度，沒有p偏振光從表面反射，因此所有反射光必須s極化，電場(chǎng)垂直于入射平面。

可以通過(guò)以布魯斯特角度的一疊玻璃板傾斜梁來(lái)制造簡(jiǎn)單的線性起偏鏡。一些s偏振光從每個(gè)板的每個(gè)表面反射。對(duì)于一疊板，每個(gè)反射消耗s偏振光的入射光束，在每個(gè)階段在透射光束中留下更大部分的p偏振光。對(duì)于空氣和典型玻璃中的可見光，布魯斯特角度約為57°，梁中存在的s偏振光的大約16%被反射為每個(gè)空氣對(duì)玻璃或玻璃到空氣的過(guò)渡。通過(guò)這種方法，需要許多板來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)射光束的均勻偏振。對(duì)于10個(gè)板（20個(gè)反射）的堆疊，傳輸約3%（=（1-0.16）20）的s偏振光。反射光束在完全極化的同時(shí)被展開，可能不是很有用。

通過(guò)以與入射光束更陡的角度傾斜一疊板，可以獲得更有用的偏振光束。反直覺地，使用大于布魯斯特角的入射角度，會(huì)以降低總體傳播為代價(jià)產(chǎn)生較高的透射光束偏振度。對(duì)于陡度大于80°的發(fā)射角，透射光束的極化可以接近100%，只有四個(gè)板，盡管在這種情況下透射強(qiáng)度非常低。添加更多的平板并減小角度可以實(shí)現(xiàn)傳輸和極化之間的更好的折中。

線柵起偏鏡將非偏振光束轉(zhuǎn)換成具有單線性偏振的光束。彩色箭頭描繪了電場(chǎng)矢量。對(duì)角極化波也有助于透射極化。它們的垂直分量被傳輸（示出），而水平分量被吸收和反射（未示出）。

由于它們的極化矢量取決于入射角，所以基于菲涅耳反射的偏振器本身傾向于產(chǎn)生s-p偏振而不是笛卡爾偏振，這限制了它們?cè)谀承?yīng)用中的應(yīng)用。

雙折射起偏鏡

其他線性起偏鏡利用晶體的雙折射性質(zhì)，如石英和方解石。在這些晶體中，入射在其表面上的非偏振光束被折射分成兩束。 Snell定律適用于這兩種射線，普通或者o射線，以及非凡或e-ray，每根射線遇到不同的折射率（這稱為雙折射）。通常，兩個(gè)射線將處于不同的偏振態(tài)，盡管除了相對(duì)于晶軸的某些傳播方向之外，它們不在線偏振狀態(tài)。

尼古拉棱鏡是早期類型的雙折射起偏鏡，其由方解石晶體組成，其已經(jīng)被加拿大苦瓜分裂并重新加入。切割晶體使得o射線和e射線處于正交的線偏振狀態(tài)。 o光線的全內(nèi)反射發(fā)生在苦瓜界面，因?yàn)樗诜浇馐械恼凵渎时认阒械恼凵渎矢?，而且光線偏轉(zhuǎn)到晶體側(cè)。在方解石中看到較小折射率的e-ray透射通過(guò)界面而沒有偏轉(zhuǎn)。尼古拉棱鏡產(chǎn)生非常高的偏振光純度，并被廣泛用于顯微鏡，盡管在現(xiàn)代使用中，它們已經(jīng)被替代品替代，例如格蘭 - 湯普森棱鏡，格蘭福柯棱鏡和格蘭 - 泰勒棱鏡。這些棱鏡不是真正的偏振分束器，因?yàn)橹挥型干涔馐峭耆珮O化的。

渥拉斯頓棱鏡是另一個(gè)雙折射起偏鏡，由具有正交晶軸的兩個(gè)三角方解石棱鏡組成。 在內(nèi)部接口處，非偏振光束分裂成兩個(gè)線偏振光，其將棱鏡離開15°-45°的發(fā)散角。 Rochon和Sénarmont棱鏡是相似的，但在兩個(gè)棱鏡中使用不同的光軸取向。 Sénarmont棱鏡是空氣間隔的，不像Wollaston和Rochon棱鏡。 這些棱鏡真正將光束分成兩個(gè)具有垂直偏振的完全偏振光束。 渥拉斯頓棱鏡棱鏡是Wollaston棱鏡的一種變體，廣泛應(yīng)用于差分干涉對(duì)比顯微鏡。

薄膜偏振片

薄膜線性起偏鏡是應(yīng)用特殊光學(xué)涂層的玻璃基板。布魯斯特的角度反射或影片中的干擾效應(yīng)都會(huì)使它們成為分束起偏鏡。用于膜的基材可以是以特定角度插入到梁中的板，或者與第二楔形物接合以形成立方體的玻璃楔，其中薄膜沿對(duì)角線跨過(guò)中心（一種形式的這是非常普遍的MacNeille立方體）。薄膜起偏鏡通常不如格蘭型起偏鏡那樣好，但是它們便宜并且提供了大致相同的極化的兩個(gè)光束。立方體偏振器通常表現(xiàn)優(yōu)于平板起偏鏡。前者容易與格蘭型雙折射起偏鏡混淆。

線柵起偏鏡

最簡(jiǎn)單的線性偏振器之一是線柵起偏鏡（WGP），其由許多細(xì)平行的金屬線組成，放置在平面中。 WGP主要反映非透射極化，因此可用作偏振分束器。與大多數(shù)介電偏振器相比，寄生吸收相對(duì)較高，盡管遠(yuǎn)低于吸收起偏鏡。

具有與電線平行排列的電場(chǎng)分量的電磁波將導(dǎo)致電子沿著電線長(zhǎng)度的移動(dòng)。由于電子在該方向上自由移動(dòng)，所以當(dāng)反射光時(shí)，起偏鏡以與金屬表面相似的方式起作用，并且波沿入射光束向后反射（減去焦耳加熱損失的少量能量電線）。

對(duì)于垂直于導(dǎo)線的電場(chǎng)的波，電子不能跨越每條導(dǎo)線的寬度移動(dòng)很遠(yuǎn)。因此，反射的能量很少，入射波能夠通過(guò)電網(wǎng)。在這種情況下，電網(wǎng)的行為就像電介質(zhì)材料。

總的來(lái)說(shuō)，這使得透射波被完全垂直于電線的電場(chǎng)線性偏振。波浪“穿過(guò)”電線之間的間隙的假設(shè)是不正確的。

為了實(shí)際的目的，導(dǎo)線之間的間隔必須小于入射輻射的波長(zhǎng)。另外，每根導(dǎo)線的寬度應(yīng)與導(dǎo)線之間的間距相比較小。因此，構(gòu)建用于微波，遠(yuǎn)紅外和中紅外輻射的線柵起偏鏡相對(duì)容易。此外，先進(jìn)的光刻技術(shù)還可以構(gòu)建非常緊湊的間距金屬網(wǎng)格，從而使可見光的極化達(dá)到有用的程度。由于偏振度幾乎不依賴于波長(zhǎng)和入射角，因此它們用于寬帶應(yīng)用，如投影。

對(duì)于線柵起偏鏡，使用嚴(yán)格的耦合波分析的分析解決方案已經(jīng)表明，對(duì)于垂直于導(dǎo)線的電場(chǎng)分量，介質(zhì)表現(xiàn)得像電介質(zhì)，并且對(duì)于平行于導(dǎo)線的電場(chǎng)分量，介質(zhì)的行為就像金屬（反射） 。

圓起偏鏡也稱為圓偏振濾光器，可用于產(chǎn)生圓偏振光，或者選擇性地吸收或通過(guò)順時(shí)針和逆時(shí)針圓偏振光。 它們被用作攝影中的偏振濾光器，以減少非金屬表面的傾斜反射，并且是用于觀看一些立體電影（特別是RealD 3D品種）的3D眼鏡的透鏡，其中光的偏振用于區(qū)分 哪個(gè)圖像應(yīng)該被左眼和右眼看到。

有幾種方法來(lái)制造圓偏振光，最便宜和最常見的是在線性起偏鏡之后放置四分之一波片，并引導(dǎo)非偏振光通過(guò)線性起偏鏡。離開線起偏鏡的線偏振光通過(guò)四分之一波片轉(zhuǎn)換為圓偏振光。線性起偏鏡的透射軸需要在四分之一波片的快軸和慢軸之間的一半（45°）。

在上述布置中，線性起偏鏡的透射軸相對(duì)于右水平面成45°角，以橙色線表示。四分之一波片具有水平慢軸和垂直快軸，并且也用橙色線表示。在這種情況下，進(jìn)入線性起偏鏡的非偏振光顯示為其線偏振的幅度和角度突然變化的單波。

當(dāng)試圖通過(guò)線性偏振器傳遞非偏振光時(shí)，只有具有正45°角的電場(chǎng)的光離開線性偏振器并進(jìn)入四分之一波片。在圖示中，所表示的非偏振光的三個(gè)波長(zhǎng)將被轉(zhuǎn)換成線偏振器的另一側(cè)上的三個(gè)波長(zhǎng)的線性偏振光。

正好在線偏振光進(jìn)入四分之一波片之前的電場(chǎng)。紅線和相關(guān)的場(chǎng)向量表示電場(chǎng)的大小和方向如何沿著行進(jìn)方向而變化。對(duì)于該平面電磁波，每個(gè)矢量表示垂直于行進(jìn)方向的整個(gè)平面的電場(chǎng)的大小和方向。

為了理解四分之一波片對(duì)線偏振光的影響，將光分為兩個(gè)彼此成直角（正交）的分量是有用的。為此，藍(lán)色和綠色線分別是紅色線對(duì)垂直和水平面的投影，并表示電場(chǎng)在這兩個(gè)平面方向上的變化。兩個(gè)分量具有相同的幅度并且同相。

因?yàn)樗姆种徊ㄆ呻p折射材料制成，所以在波片中，光依照其電場(chǎng)方向以不同的速度行進(jìn)。這意味著沿著波片的慢軸的水平分量將以比沿著垂直快軸指向的分量慢的速度行進(jìn)。最初兩個(gè)部件是同相的，但是當(dāng)兩個(gè)部件穿過(guò)波片時(shí)，光的水平分量比垂直的部分更遠(yuǎn)。通過(guò)調(diào)整波片的厚度，可以控制在光離開波片之前水平分量相對(duì)于垂直分量延遲多少，并且它們以相同的速度再次開始行進(jìn)。當(dāng)光離開四分之一波片時(shí)，向右水平分量將正好是垂直分量后面的波長(zhǎng)的四分之一，使得從接收器觀察時(shí)，左側(cè)的光線偏振。

離開波片后的圓偏振光，用于比較進(jìn)入四分之一波片的線偏振光。在上圖像中，由于這是一個(gè)平面波，從軸線到螺旋線的每個(gè)向量表示垂直于行進(jìn)方向的整個(gè)平面的電場(chǎng)的大小和方向。所有電場(chǎng)矢量具有相同的量值，表明電場(chǎng)的強(qiáng)度不變。然而，電場(chǎng)的方向穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)。

藍(lán)色和綠色線分別是垂直和水平面上螺旋線的投影，并表示電場(chǎng)在這兩個(gè)平面方向上的變化。請(qǐng)注意，向右水平分量現(xiàn)在是垂直分量背后的四分之一波長(zhǎng)。2100433B

偏擺儀量?jī)x用途

本儀器主要用于測(cè)量軸類零件徑向跳動(dòng)誤差

偏擺儀量?jī)x測(cè)量與原理

本儀器利用兩頂尖定位軸類零件，轉(zhuǎn)動(dòng)被測(cè)零件，測(cè)頭在被測(cè)零件徑向方向上直接測(cè)量零件的徑向跳動(dòng)誤差。

色偏是指圖像的顏色跟原有的色調(diào)不同。當(dāng)看到圖片傾向于某一種顏色時(shí)，不要盲目地去除這種顏色，應(yīng)先要考慮圖像的用途圖像的特點(diǎn)。例如，風(fēng)景圖片總是偏于青色或黃色。色偏時(shí)可以突出或傳遞某種信息，在去除色偏之前應(yīng)先搞清色偏的位置，一般的色偏可以通過(guò)視覺來(lái)辨別它的位置，色偏主要是集中在圖像的主色調(diào)及反射高光上。

校正遵循原則

(1)色偏不會(huì)只局限于圖像中某一種顏色。

(2)當(dāng)一幅圖象像有潛在的色偏出現(xiàn)時(shí)，應(yīng)先檢查亮調(diào)部分，因?yàn)槿搜蹖?duì)較亮部分的色偏最敏感。

(3)校正色偏時(shí)要先選擇中性灰色，因?yàn)橹行曰疑菑浹a(bǔ)色偏的重要手段。在彩色部分校正灰色時(shí)，不要相信人眼所呈現(xiàn)的顏色，固為圖像中其它顏色會(huì)改變?nèi)搜蹖?duì)灰色的感覺，這就是我們所說(shuō)的環(huán)境色的影響，遇到這種情況應(yīng)使用吸管工具進(jìn)行檢查。

(4)校正色偏時(shí)要盡量調(diào)整該顏色的補(bǔ)色。

(5)根據(jù)圖像的具體要求，可以使用HLS模式進(jìn)行調(diào)整。

(6)許多圖像的色偏在某些色調(diào)范圍內(nèi)是相當(dāng)嚴(yán)重的。如果只單純地調(diào)整這部分色調(diào)，會(huì)使調(diào)整以外的色調(diào)變化劇烈，所以一定要協(xié)調(diào)好整的色調(diào)范圍。