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[求助] 玻璃元件对于线偏振光的反射与折射

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  • TA的每日心情
    奋斗
    2023-11-27 16:57
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    小白

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    发表于 2022-6-14 15:40 | 显示全部楼层 |阅读模式
    本帖最后由 hahYM 于 2022-6-14 15:59 编辑

    大家好,
    最近进行了一次实验,在投影光机和镜头前分别加上一块偏振片,两块偏振片之间的夹角为90°,作为测试对象的玻璃元件在电子显微镜下图像:
    在相机中的成像:

    将玻璃元件旋转90°后亮度降至很低,在相机中为黑图。

    此次测试改变了相机镜头的角度,保证镜面元件反射的光能够直接进入镜头。且相机视野是在镜面反射的圆形亮斑(即投影光机物镜在镜子上的倒影)中,如图:

    有用镜面作对比:

    较大的一个矩形是镜面元件,右下角较小的一个矩形是玻璃元件。可以看出,此时镜面元件的亮度较低。

    我的理解是,镜面对于线偏振光的偏振方向没有影响,只是单纯的反射,而玻璃会使出射光的偏振方向垂直于入射光的偏振方向。

    关于玻璃元件的亮度,有两个问题,一是玻璃元件的亮度来源,二是旋转90°后为何玻璃元件亮度会降低。
    玻璃元件在图像中的亮度有两个来源,一是玻璃表面的反光,这种反射会使出射光的偏振方向垂直于入射光,从而可以透过旋转了90°的偏振片进入镜头;二是玻璃的透射光经过玻璃下的表面反射后再透射过玻璃的光,玻璃下的表面对光的反射同时存在线型元件和底面的反射,线型元件的反射。对于相机来说由于此时入射光的强和相机曝光都较低,漫反射对亮度的影响可以忽略不计,因此反射的光只能来自于镜面/玻璃反射,我参考了下面这个玻璃堆对于自然光的折射与反射:

    认为玻璃芯片在表面的玻璃以下可能存在多块玻璃,直至最底部的底板,而这些玻璃之间都存在一些线型元件,线型元件反射的光可以忽略不计,玻璃堆经过透射、反射获得了一组垂直于原偏振方向的偏振光,这组偏振光恰好能通过镜头下的偏振片。因此,在两块偏振片夹角为90°时,镜面亮度很低,部分玻璃元件的亮度较高。

    还有一个重要的问题是,为何亮的玻璃元件旋转90°后亮度会降低很多。
    假设:将玻璃元件视作一种类似偏振片的材料,其内部呈栅格状:
    这种材料在0°时能够将线偏振光反射并使其偏振方向旋转90°,而在材料为90°时,对线偏振光反射并不会更改偏振方向,因此玻璃元件旋转90°后亮度会降低很多。

    想请大家帮忙看下,这种解释合理吗,以及第二个问题中,玻璃元件旋转90°,亮度降低,有相符合的理论解释吗。
    谢谢!








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  • TA的每日心情
    擦汗
    2023-5-19 13:21
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    小白

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    发表于 2022-6-14 16:26 | 显示全部楼层
    玻璃旋转90°亮度降低,我认为原理跟波片类似,玻璃内部还是会有双折射,改变了入射光偏振方向(旋转),会使得玻璃有不同折射率
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  • TA的每日心情
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    小白

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     楼主| 发表于 2022-6-14 17:58 | 显示全部楼层
    WilliamLyu 发表于 2022-6-14 16:26
    玻璃旋转90°亮度降低,我认为原理跟波片类似,玻璃内部还是会有双折射,改变了入射光偏振方向(旋转),会 ...

    我后面详细了解了一下样品,这种样品是半导体产品,表面的玻璃起到保护作用,玻璃底下可能还有数层晶圆,这种旋转90°改变材质偏振特性的现象可能和晶圆的结构有关,由于缺乏更详细的资料,也无法再往深处分析了。
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