紡織物理第五章纖維的光學(xué)性質(zhì)(編輯修改稿)
2024-09-19 13:13 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 。在此微小的范圍中，如何（準確地）判斷ns= nf ，倍克線的移動方向可以用來有效地判定ns與 nf的關(guān)系。倍克線是在交界面附近的一條淡線。 通常當nsnf時，溶液與纖維構(gòu)成一個凹透鏡的形式如圖5—12（a）。其為一個發(fā)散透光，因此當聚焦平面向上移動時，倍克線向外移動，反之向內(nèi)移動。當ns nf時，溶液與纖維構(gòu)成一個凸透鏡。如圖5—12（b）所示。其相當于一個內(nèi)聚透光。因此，在此條件下，當焦平面上升時，倍克線向內(nèi)移動，反之向外側(cè)移動。5—15但對（1）法，兩種液體混合折射率不接近nf時，如果（ ）就會發(fā)生nsnf ，反之，ns nf 。這時再加溶液（ ）就必須知道應(yīng)該是提高ns ，還是降低。要知道這一問題就可采用倍克線法。圖：當nsnf時，纖維=凹透鏡，光發(fā)散，當焦平面上升時，倍克線外移，有纖維內(nèi)向纖維外移動。 當ns nf時，纖維=凸透鏡，光內(nèi)聚，當焦平面上升時，倍克線由外向纖維內(nèi)移動。向上移物鏡，倍克線向外，nsnf ；向上移物鏡，倍克線向內(nèi)，ns nf 。當光（ ）消失時，倍克線也不存在。（２） 中央照明法原理與倍克線法基本相當，主要是物鏡上下移動的距離較大，其是尋找在纖維中央（ ?。┐嬖诘囊桓髁恋木€條，如有，則根據(jù)５—１６物鏡的上升還是下降確定溶液的折射率是大還是小，但此法對于高倍數(shù)時，下降距離往往不移。圖：（３） 相差顯微鏡法圖： 光線通過折射率不同的物質(zhì)，要發(fā)生速度的改變，產(chǎn)生光程差。光程差即反射光波的振動的相位差，利用相差顯微鏡檢驗是否存在δ≠0，而調(diào)節(jié)溶液的混合比或溫度以致光波波長，使δ＝0成立，這時的ns= nf 。（４） 干涉顯微鏡同上，利用干涉加強為同相位，干涉（ ）則有相位差，改變ns 、T 、λ使干涉光強最大，此時，ns= nf ，則ns 。比較：（1）、（2）簡單，精度低；（3）、（4）設(shè)備要求高，精度高。5—17而已知纖維的折射率要求纖維的雙折射，這將是一件很容易的事，只需采用平面偏振光，當平面偏振光的振動方向與纖維平行時，即測得n∥ ；與纖維垂直時，即是n⊥ , n∥ n⊥=△n（二）平面偏振光通過纖維的現(xiàn)象滯后現(xiàn)象及橢圓偏振光（光程差的概念） 當一束平面偏振光與纖維軸呈一定夾角射入纖維時，光線由于從光疏物質(zhì)進入光密物質(zhì)，就會發(fā)生速度減慢的現(xiàn)象，即單位時間通過的光程要發(fā)生變化，S=VCt n= VC/V ∴ns= VCt由于纖維是各向異性體，因此平面偏振光進入纖維后，其沿纖維軸方向振動的光波不易于傳播，速度較慢，一般稱為非尋常光，用e表示；沿纖維軸垂直方向振動的光波易于傳播，速度較快，一般稱為尋常光，用o表示。顯然：e光（平行于纖維軸）和o光（垂直于纖維軸）在出纖維后必將發(fā)生光程上的差異，此稱為光程差Δ。ΔS=VCt∥VCt⊥=n∥Sn⊥S=S(n∥ n⊥)同樣振動頻率的光，有光程差Δ，必然存在相位差δ。5—18如果纖維直徑或厚度是一致的，那么光程差或相位差就正比例與雙折射，Δ∝Δn=n∥n⊥δ∝Δn= n∥n⊥ 顯然Δn↑，Δ↑，δ↑。這就是平面偏振光通過纖維時的滯后現(xiàn)象，其產(chǎn)生的原因很顯然是纖維的各向異性所致。由于進入纖維的平面偏振光平行方向和垂直方向傳播有滯后現(xiàn)象，結(jié)果進入纖維的平面偏振光在出纖維后就發(fā)生了變化，變成了橢圓偏振光，即e光和o光在出纖維后因相位差的原因相互合成為（ ）的橢圓振動，這就很方便的在理論上證明。圖（ ）進入纖維的平面偏振光的振動方程為：則：顯然：最后簡化整理為：５—１９③式很顯然是一橢圓方程。一般采用入射平面偏振光的振動方向與纖維軸的夾角為４５О，這時的振動為對稱振動?！唳?４５О時，在這種情況下：δ=(2k+1)π/2 時，為圓偏振，y2+z2=A02/2 ； δ=kπ 時，為平面振動，y177。z=0 。 此處k=0,1,2,......顯然隨δ變化，橢圓偏振光的橢圓率會發(fā)生變化，可有直線→圓→直線圖：（ ?。┢矫嫫窆猓é? Δ=VCt∥VCt⊥=d(n∥n⊥)S=Vt nS=VCt n=VC/Vn∥S∥n⊥S⊥= VCt∥VCt⊥=VC(t∥t⊥)=S(n∥n⊥)５—２０２、通過各種纖維時的現(xiàn)象在檢測纖維時平面偏振光路是這樣的。圖：（ ?。┧援斃w維厚度一定時且同種纖維，即：δ=const。５—２１圖：（ ?。┻@樣如果將一纖維放入正交的起偏器形成的視野中，視野應(yīng)該是全顯的，但纖維（?。┢涓飨虍愋缘脑蚨a(chǎn)生橢圓偏振光，纖維就不一定是全顯體，但隨著纖維軸與起偏器夾角的改變，其亮暗程度會發(fā)生改變，如果是各向異性的纖維，n∥n⊥≠0 。則θ＝kπ/2時，上述推導(dǎo)，A′＝0→I＝0 纖維與周圍視野一樣，是顯體，即Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ四個位置?？梢韵胂蟮某鲈谶@些位置無分解現(xiàn)象。當θ＝(2k+1)π/4 時，這時纖維是明亮的，即在Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ四個位置上，由于纖維的各向異性不相同，這種情況也有差異。①n∥n⊥＝0 各向同性纖維，玻璃、醋脂、腈綸，即使在Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ位置也是顯的，因為穿過纖維無橢圓偏振產(chǎn)生；⑥ 各種合成、人造、毛、絲纖維各向異性，同上分析；⑦ 棉、麻、復(fù)合纖維，因其小纖維的電子（ ?。┖团帕行纬傻恼炊唬ā。?，圓始終是亮的。５—２２３、干涉色現(xiàn)象 上面我們講到的基
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