雙折射技術(shù)是從偏振基礎(chǔ)發(fā)展而來的模蜡。雙折射測量是獲得材料內(nèi)部狀態(tài)的可視化方法之一漠趁。我們可以從雙折射分布中扁凛，了解物質(zhì)內(nèi)部的應(yīng)力和宏觀分子取向的分布信息忍疾。雙折射涉及到兩個參數(shù)，即雙折射強度大小和方位角方向標(biāo)量谨朝。雙折射測量技術(shù)在測量材料內(nèi)部由應(yīng)力引起的延遲大小和方向時應(yīng)用廣泛，特別是在工業(yè)生產(chǎn)過程中字币。本文將介紹雙折射的原理则披，以及相關(guān)的應(yīng)用實列。
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雙折射測量技術(shù)介紹
1.理論基礎(chǔ)
（1）偏振光
盡管光具有波動性和粒子性士复，當(dāng)處理偏振光時只考慮粒子性。光可以看作是橫向電磁波翩活，因此光由電場振動和磁場振動組成。但是菠镇，一般來說只考慮電場振動冗荸。我們可以把它分解成相互垂直方向上的兩個振動來處理電場振動。如下圖所示利耍，
1.1偏振光的分解
起偏器是由和光波長相比足夠小的光柵制成蚌本，或者由一特定偏振方向的光吸收材料組成，如果在光路中安裝起偏器隘梨，光線是否能透過起偏器就取決于光的振動方向。也就是說轴猎，光透過起偏器只有一個振動方向嵌莉。這里，因為振動方向是直線的税稼，所以稱為線性起偏器烦秩，振動方向的平面稱為偏振面垮斯。一般只祠，用p偏振光和s偏振光來表達偏振態(tài)兜蠕。當(dāng)光入射于介質(zhì)時，入射光方向與法線的夾角稱為入射角抛寝。振動方向在入射面內(nèi)的叫的p偏振光熊杨，垂直于人射面的叫s偏振光。
（2）偏振態(tài)
偏振態(tài)有線偏振盗舰、圓偏振和橢圓偏振。上面提到钻趋，光波可以分解為xy軸電場振動矢量川陆。然而，當(dāng)光通過某一樣品時较沪，其偏振態(tài)會改變，因為Ex和Ey分量會產(chǎn)生一個位相差失仁，如下圖所示尸曼，
1.2 光束通過樣品前后的位相變化
圖中的相位延遲角δ即為位相差，位相差不同時萄焦，偏振態(tài)不同控轿。我們將所有的情況都考慮，可以得到下面這個公式：
當(dāng)位相差為0°或180°時可以獲得線偏振光拂封。當(dāng)δ=90°,并且Ax=Ay時茬射，表示圓偏振光。當(dāng)位相差是上述以外的其他情況烘苹，偏振態(tài)的矢量方向是橢圓躲株，這種偏振稱為橢圓偏振镣衡。
(3)雙折射
雙折射有兩個折射率霜定，即在不同偏振方向光波傳播速度不同±扰福可以這樣理解，不同方向的偏振光傳播的過程中惰说，所走過的路程折射率不同磨德，速度不同，因此也就引入了延遲典挑。
1.3雙折射延遲示意圖
光傳播速度快的方向稱為快軸酥宴，光傳播速度慢的方向稱為慢軸∧酰快軸和慢軸都是主軸拙寡。另外，具有雙折射的樣品稱為各向異性的物質(zhì)還有一些不具有雙折射的琳水，例如玻璃肆糕，稱為各向同性的物質(zhì)在孝。那么诚啃，需要確定雙折射的位相差大小和主光軸方向，以便測量樣品的內(nèi)部信息私沮。
(4)偏振態(tài)的表示
偏振態(tài)可以用瓊斯矢量始赎，Stokes參數(shù)，龐加萊球三者表示顾彰，不同的偏振光有其單獨的表示方法胃碾，選擇那一種方式來表示偏振光，應(yīng)該根據(jù)工程計算的需求仆百。
2.應(yīng)用舉例
（1）線偏光器
如下圖所示厕隧，可以把樣品插入兩個偏振器之間，從樣品上的強度分布觀察到雙折射的分布俄周。分析這個條紋吁讨，還可以確定應(yīng)力大小。
2.1線偏光器
分析上面的光路峦朗，偏振器件之間的關(guān)系由穆勒矩陣和斯托克斯矢出：
上式建丧，S，表示出射光束波势，S表示入射光束翎朱，經(jīng)過這么一個矩陣推導(dǎo)運算，zui終就可以得到出射光S尺铣，,然后分析其光強拴曲，就可以知道與雙折射有關(guān)的延遲信息。
（2）塞納蒙法
雙折射測量包括樣品應(yīng)力分布測量凛忿，可以通過跟蹤樣品偏振態(tài)來測量，也可以通過樣品入射光束的偏振態(tài)來測量叁熔，或者預(yù)先設(shè)定偏振態(tài)來測量委乌。它還可測樣品與入射光方向的對準(zhǔn)或者測量延遲量和方位角。
塞納蒙(Senarmont)法是一種傳統(tǒng)的應(yīng)力分布測量方法荣回。其優(yōu)點是經(jīng)濟福澡，容易調(diào)準(zhǔn)，即使使用低質(zhì)量的波片也有很高的精度驹马。下面是其光路圖：
2.2塞納蒙法測量
偏振器件之間的關(guān)系由穆勒矩陣和斯托克斯矢量給出革砸，類似上面糯累。zui終分析光強算利，即可得到延遲大小。
當(dāng)然泳姐，關(guān)于雙折射的應(yīng)用還有很多效拭，比如圓偏光器，光彈調(diào)制器法胖秒，光學(xué)外差法，用相移法的二維雙折射測量等等阎肝，此次不再介紹挤渔，可根據(jù)實際工程需求，進行了解判导。
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