【導(dǎo)讀】應(yīng)，旋光色散理論。最后對旋光效應(yīng)的應(yīng)用作了簡要的介紹。要介紹了微位移測量，糖濃度檢測和油霧濃度檢測等應(yīng)用。原方向轉(zhuǎn)過一個角度。由于石英晶體是單軸晶體,光沿著光軸方向

　　

【正文】 油霧具有旋光性，且為左旋，當(dāng)偏振光通過油霧時其振動面 22 會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，本研究將偏振光旋光原理運(yùn)用在油霧濃度的檢測方面，實踐證明這種嘗試是正確的，測量效果令人滿意。 當(dāng)線偏振光通過某些物質(zhì)后，光矢量的振動方向繞著光傳播方向轉(zhuǎn)過一個角度，這種現(xiàn)象稱為旋光現(xiàn)象。對于旋光性溶液來說，旋光角度θ 與溶液濃度 C 之間的關(guān)系可以表示為? ? dCt ??? ??? ，式中 t 代表測定時的溫度； λ 為入射到被測物質(zhì)的光波波長； d 為偏振光所經(jīng)過溶液的長度； ??t?? 為比旋光度。在t和 λ 一定，α和 d 確定后，使偏振光通過待測溶液，利用溶液對偏振光的旋光作用便可以檢測出溶液的濃度 [34]，其表達(dá)式為C =θ /α d 。 當(dāng)線偏振光通過磁場作用的法拉第旋光器時，光矢量的振動方向旋轉(zhuǎn)一定的角度，角度的大小與磁場強(qiáng)度成正比，這種現(xiàn)象稱為法拉第效應(yīng)或磁致旋光效應(yīng)。偏轉(zhuǎn)角度 φ 與磁場強(qiáng)度 H 之間的關(guān)系可以表示 為 φ=VHL ，式中 V 為旋光材料的費(fèi)爾德常數(shù)， L 為光經(jīng)過旋光材料的路徑長度 [ 14]。 光電裝備隱身技術(shù) “貓眼”效應(yīng)普遍存在于光電裝備的光學(xué)窗口中，是對方實施光學(xué)窗口主動偵測的物理依據(jù)。激光主動探測技術(shù)就是利用貓眼效應(yīng)，通過發(fā)射激光束實現(xiàn)對光學(xué)目標(biāo)的掃描、偵察和識別。目前，美、俄等軍事強(qiáng)國已經(jīng)裝備了比較完備的集光學(xué)窗口偵測、干擾和致盲為一體的激光武器系統(tǒng)，在近年來的幾次局部戰(zhàn)爭中，激光主動探測系統(tǒng)憑借其較高的定位精度和快速的探測速度大大提高了戰(zhàn)場武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能，凸顯出驚人的作戰(zhàn)效果和威力，而 國內(nèi)對“貓眼”效應(yīng)的研究還處于理論分析和實驗室研究階段，在應(yīng)用領(lǐng)域還是空白，在對方具備實施“貓眼”主動偵測的條件下，即使我方采用被動觀測方式，如微光夜視儀、熱像儀等各種夜視裝備，也會暴露無遺。如若不采取反偵測措施，我方必將受 23 到對方激光偵測及其武器系統(tǒng)的壓制和破壞，造成光電裝備迷盲、失控和失效，因此“貓眼效應(yīng)”已經(jīng)成為光電裝備的探測威脅。 如何降低“貓眼效應(yīng)”實現(xiàn)光電裝備的“隱身”，成為提高光電裝備戰(zhàn)場生存能力亟待解決的問題。目前，國內(nèi)在光電裝備隱身技術(shù)研究上相對滯后，提到了用蜂窩板裝置實現(xiàn)狙擊步槍瞄準(zhǔn)鏡的隱 身，但是其僅限于在狙擊槍瞄準(zhǔn)鏡上使用且加裝蜂窩板后瞄準(zhǔn)鏡的觀察距離會大大降低；提出通過增加光敏面的離焦量、在光敏面上鍍增透膜或?qū)饷裘孢M(jìn)行漫反射處理等方法進(jìn)行光電裝備隱身，但這些方法會改變原有光電裝備的光學(xué)結(jié)構(gòu)，甚至嚴(yán)重影響光電裝備的探測性能。由此可見，如何在不改變光學(xué)結(jié)構(gòu)及犧牲有限光電裝備光學(xué)性能的前提下，有效實現(xiàn)隱身成為光電裝備反偵測技術(shù)的關(guān)鍵。現(xiàn)從降低貓眼回波功率出發(fā)，基于特殊晶體的磁致旋光效應(yīng)，利用晶體的旋光與互易特性，設(shè)計了光電裝備光學(xué)窗口外置隱身裝置。 前人的實驗 證明，對于一定波長的光，法拉第旋轉(zhuǎn)角θ與晶體的厚度Ｄ 成正比，表示為： DBVd?? （ 39） 式 （ 39）中， dV 為費(fèi)德樂常數(shù)，Ｂ 為磁場強(qiáng)度。 磁致旋光晶體的另一重要特性為旋轉(zhuǎn)方向的非互易性。對給定的物質(zhì)，光振動面的旋轉(zhuǎn)方向僅由磁感應(yīng)強(qiáng)度Ｂ 的方向決定，與光的傳播方向并與Ｂ 同向或反向無關(guān)，這一特點(diǎn)可使光在介質(zhì)中往返數(shù)次而使旋轉(zhuǎn)角度加大。利用旋光晶體的上述特性，選取一定長度的晶體，使 探測激光進(jìn)入晶體且經(jīng)貓眼系統(tǒng)反射折回后振動方向發(fā)生變化，配合偏振器件的使用達(dá)到阻止貓眼回波的隱身效果 [8～９ ]。 基于 磁致旋光晶體的旋光特性，設(shè)計了光電裝備光學(xué)窗口外置隱身裝置，圖 33為其原理圖。隱身裝置由一個偏振片和一定長 24 度的磁致旋光晶體組成，加載與光軸方向同向的磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與旋光晶體的長度能夠保證線偏振光一次穿過后振動方向旋轉(zhuǎn) 45176。 圖 光電裝備處于正常工作狀態(tài)時，給晶體加以沿光軸方向的磁場，此時不影響光學(xué)窗口正常觀察和瞄準(zhǔn)目標(biāo)。當(dāng)探測系統(tǒng)發(fā)射的 探測激光通過偏振片時，探測激光變?yōu)楹推衿较虻木€偏振光，經(jīng)過旋光晶體后偏振方向旋轉(zhuǎn) 45176。偏振光經(jīng)隱身裝置透射進(jìn)入貓眼系統(tǒng)后按原路返回再次經(jīng)過旋光晶體，偏振方向再次旋轉(zhuǎn) 45176。，旋轉(zhuǎn)角疊加至 90176。此時，線偏振光的振動方向與偏振片偏振方向垂直，根據(jù)馬呂斯定律，此時線偏振光不能透過，因此，貓眼目標(biāo)回波被截止在了隱身裝置內(nèi)部。顯然，此時主動探測系統(tǒng)已探測不到回波信號，貓眼目標(biāo)淹沒在背景中，達(dá)到隱身的效果。 總結(jié)以上基于旋光效應(yīng)的糖濃度檢測原理和技術(shù)的研究 ,本論文主要完成了以下工作 : 檢測理論進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析 ,分析了旋光角度產(chǎn)生的原理 ,分析了旋光率與旋光角度的關(guān)系 !旋光角度與系統(tǒng)出射光強(qiáng)的關(guān)系以及旋光率與系統(tǒng)入射光波長的關(guān)系 ， 為實驗結(jié)論提供了很好的理論基礎(chǔ) 。 ,即運(yùn)用雙光路檢測法檢測線偏振光的偏振面旋轉(zhuǎn)角度從而測量糖溶液濃 25 度 。 這種方法可以大大地降低對光源穩(wěn)定性的要求 ,并能夠使光學(xué)檢測系統(tǒng)處于最大靈敏度處 。 。 本論文利用瓊斯矢量表示光波偏振態(tài)和檢測系統(tǒng)中的各個光學(xué)元器件對光波的作用 ,并利用瓊斯矩陣 對本實驗的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的分析 ,得出了理論計算公式 ,從分析結(jié)果來看 ,雙光路檢測糖溶液濃度的方法是完全可行的 。 4．結(jié)合偏振光的數(shù)學(xué)描述和偏振旋光測量的特點(diǎn)，采用瓊斯矢量法深入研究了偏振分束測量旋光角度的基本原理。根據(jù)對分束后兩偏振光瓊斯矩陣的分析，發(fā)現(xiàn)兩光強(qiáng) 。 差除和 。 （兩光強(qiáng)的差除以光強(qiáng)和）后能直接得到旋光角度的正弦值且結(jié)果不受光強(qiáng)波動影響，由此結(jié)合 CCD 成像中灰度與光強(qiáng)成線性的特點(diǎn)提出了基于偏振分束成像的旋光角度場測量方法。 ，設(shè)計并構(gòu)建了基于偏振分束成 像的旋光角度場測量系統(tǒng)。深入分析測量系統(tǒng)各組成部分的特點(diǎn)結(jié)合實驗的需求選取了適合本文實驗的各種元器件，構(gòu)建了偏振光束產(chǎn)生裝置、偏振分束裝置、光接收與成像裝置、圖像采集與處理裝置。 26 參考文獻(xiàn) : [1] 趙凱華 ,鐘錫華 .光學(xué) [M].北京：北京大學(xué)出版社 ,2020:217220. 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