反射式偏振光干涉的研究开题报告

全文总字数：3020字

1. 研究目的与意义（文献综述）

偏振光的干涉技术及理论在光学元件制造技术中和光学理论体系中占有很重要的地位。基本上所有的大学物理教材都把偏振光及偏振光的干涉作为一章独立的教学内容来进行编排，一些专门的光学教材甚至把这一部分内容作为一篇的体系来进行编排。但是由于受到篇幅及知识的一致性和连贯性的限制，有时候对一些重要的偏振光干涉实验的原理和试验条件的描述还不是十分充分，实验结果的理论分析不够透彻，导致这方面的学习和实验具有一定的困难和门槛。因此，针对这一问题，进行实验条件和设备仪器的进一步纵深探讨和研究，对于完善试验技术体系和理论是很有必要的，对于教师和学生更好地理解和掌握该实验的原理及技术也是很有意义的。

当前，大部分的大学物理教材对于偏振光的干涉都是基于透射式偏振光的干涉原理进行的。然而从自然光平行平板的多光束干涉实验我们发现，多光束干涉不仅可以进行透射光的干涉，也可以进行反射光的干涉。而区分两种光干涉的条件即为平行平板的反射率大小。那么类比于平行平板的多光束干涉，我们也可以在透射式偏振光的干涉实验中，将玻片表面镀上一层高反膜，这样偏振光就无需透过玻片的另一面进行干涉，所有的干涉均发生在玻片的同一侧，极大地简化了实验装置。而且反射式偏振光干涉原理技术广泛应用在分析光谱、光弹性技术之中。对反射式偏振光原理进行深入研究会大大提高该技术在实际中的应用，因此研究反射式偏振光的干涉具有很大的实用意义。目前，光弹性技术被广泛应用于测量机械零件模型的应力和应力分布。为了现场测量机械零件的应力和应力分布，必须应用反射式偏振光的干涉原理。反射式偏振光的干涉原理即是将适当的各向同性透明、相同厚度的介质膜以适当的粘力粘在机械零件表面。当机械零件改变形状时，介质膜也随之改变。所以介质膜变成了各向异性的透明介质。让偏振光在介质膜的上表面近似垂直照射。当来自下表面的光通过介质反射后，从上表面反射回来的光与之汇合会产生重叠干涉。也可以让即将到来的光通过分析仪产生重叠干涉。

2. 研究的基本内容与方案

基于反射式偏振光在各个方面的广泛应用，研究的基本内容是要正确把握和理解反射式偏振光的实验原理和技术，研究的主要目标即找出一种实验装置简单、实验现象明显、实验结果能很好的在实际中应用的实现方案。

结合平行平板的多光束干涉原理，我们也可以仿照其干涉原理的示意图进行偏振光的干涉。在实验室条件下，一般只有普通的光源，很难有备好的偏振光来直接进行试验。因此实验的第一步需制备偏振光，可以将自然光照射到起偏器上，这样透过的光即为线偏振光，并将线偏振光分为s光和p光。将平行平板替换为高反射率的介质薄膜，使从起偏器射出的线偏振光照射在介质薄膜上，进行反射。再将聚焦透镜替换为检偏器，那么经过介质薄膜反射后的线偏振光经过检偏器就满足了相干条件，在检偏器后方发生干涉，在检偏器后方添加上一块观察屏，即可在其上观察到干涉花样。

类似的，为了更加简化试验器材，我们可以采取另一种干涉装置：我们用铝箔作为反射镜，用厚度为d的透明薄膜作为晶片，将一块偏振片置于铝箔上面，在偏振片与铝箔之间放置透明薄膜。自然光通过偏振片成为偏振光，通过透明薄膜之后变为e光和o光，经铝箔反射后再次透过薄膜，经过偏振片后得到两相干光，产生偏振光的干涉现象。

3. 研究计划与安排

第1——3周，接受并熟悉任务，开展调查研究，撰写开题报告；

第4——12周，利用mablab进行编程仿真，对薄膜的分光特性、位相的调制进行理论分析；然后在玻璃基片上镀制金属铝膜，利用该样品进行反射式偏振光干涉的研究，并和理论对比；

第5——10周，进行外文文献的翻译；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]. 梁栓廷. 物理光学（第三版）[M]．北京：电子工业出版社，2008: 219~222.[2]. 范希智. 物理光学[M] 北京：清华大学出版社，2016.10：222~230.[3]. 张利军，赵利民，温志贤．基于MATLAB的偏振光干涉设计与仿真[J]．自动化与仪器仪表, 2012, 32(3): 141~147． [4]. 段存丽，赵顺阳．会聚偏振光干涉法测量波片相位延迟量[J]．激光与红外，2008，38(6): 576-579． [5]. 徐金宏，拜爱萍．偏振光干涉的光强公式的一般形式[J]．扬州教育学院学报，2006，24(3): 48~51． [6]. Ren Keqin, Cao Maosheng, Zhou Yan et al. Interference principle of reflective polarized light and its application Journal of Harbin Institute of Technology[J] 1993, 25(3):122~126.[7]. 肖胜，周易，冯胜东，等．一种基于偏振光干涉直线度测量系统[J]．光学与光电技术，2014，12(5): 51~54． [8]. 蔡履中．两圆偏振光以及线偏振光和圆偏振光干涉图样的衬比度[J]．大学物理 ，2004，23(1): 16~18．.[9]. 刘勍，张利军，赵利民等. 基于MATLAB的偏振光干涉设计与仿真[J] 自动化与仪器仪表, 2012, 32(3):141~144 [10]. 吕超，易葵，邵建达．8.0nm反射式偏振膜的设计和制备[J]．光子学报，2007，36(11): 2049~2052． [11]. 刘占存，孙茂权．偏振光干涉的分析-菲涅耳-阿喇戈定律及其实验方法[J]．北京师范大学院学报(自然科学版)，1989, 34(1):67-73． [12]. 邹明．偏振光干涉的琼斯矩阵分析[J]．大学物理, 2008, 27(10):30-31． [13]. 王占山，王红昌，张众等．水窗波段反射式偏振光学元件的设计与制作[J]．光学学报，2005，25(11): 1581~1584． [14]. 张荣军，周鹏，李莉等．新型红外反射式偏振器的设计与研制[J]．半导体光电，2003，24(6): 399~401． [15]. 丁文革，李文博.两束部分偏振光的干涉场分析[J]. 大学物理， 2019，38(1)：20-24[16]. Hou Yong-Qiang, Qi Hong-Ji et al．Phase shift of polarized light through sculptured thin films: Experimental measurements and theoretical study[J]．Chin. Phys. B 2013，22(12): 1~6． [17]. Fu Jun，Li Jian，et al．Study of magmeto-optical effects in nanoparticle ferrofluids，using circularly polarized light[J]．Chin. Phys. B 2013，12(3): 7~9．