雙折射現象、電光效應與波版

雙折射現象、電光效應與波版 (Birefringence, Electro-optic Effect & Waveplate)
國立臺灣大學物理所 任蕎東

一個平面光波通常會有兩個互相垂直的偏振方向,而在某些特殊應用上,我們可能會希望讓入射波的這兩個偏振以特定的相位差出現,這時我們便可使用一種稱為波版的元件來達到目的。波版是一種利用物質(通常是晶體、液晶……等)的雙折射現象的光學元件。所謂的雙折射現象,指的是光在通過物質時,由於物質的晶格排列導致不同偏振方向的光會在晶體彼此正交的光軸上觀察到不同的折射率,進而產生不同的相速度 (phase velocity)。這彼此正交的光軸共分為二種:一是波的行進方向與其能量傳遞方向同向,我們稱之為尋常波 (ordinary wave);反之我們稱之為異常波 (extraordinary wave)(見圖一)。

光纖光柵

光纖光柵 (Optical Fiber Gratings)
國立臺灣大學光電工程學研究所 許世昌

光纖光柵

光柵不僅可製作於平面基板上,亦可製作於玻璃光纖上,即以UV(紫外光)照射具感光特性的光纖,寫出週期性的折射率變化,達到光柵效果。常見光纖光柵有光纖布拉格光柵 (Fiber Bragg Gratings, FBG) 與長週期光纖光柵 (Long-period Fiber Gratings, LPFG),在光纖中分別扮演截然不同的角色,前者可視為特定波長下的反射鏡,後者則為衰減器。若我們在光纖中寫上週期性的光柵,它可用來調制特定波長的模態。以光纖布拉格光柵來說,在光纖裡由左往右傳播的光波,經適當週期的光柵繞射(大約幾百奈米),會產生反向傳遞的光波,如圖一。

光學專題-光纖光柵 pic1

圖一、常見光纖光柵示意圖

全像術

全像術 (Holography)
國立臺灣大學化學系 葉德緯

全像術是利用光學的波動性質來紀錄物體訊息的照相技術,其英文名稱 Holography 由字根 holo- 和字尾 -graphy 組成,holo- 代表的意思就是全部、完整,全像術的特性正如其英文名稱所描述,被記錄於全像片 (Hologram) 上的,並非傳統相片的二維影像訊息,而是整個行經物體的光束的光學訊息。

夫朗和斐繞射

夫朗和斐繞射(Fraunhofer Diffraction)
國立臺灣大學物理學系 周文鴻

夫朗和斐繞射 (Fraunhofer diffraction) 與菲涅耳繞射 (Fresnel diffraction) 分別是兩種描述繞射現象的模型;夫朗和斐繞射假設造成繞射的狹縫和屏幕距離很遠,可視為無限遠的情況,而菲涅耳繞射則假設屏幕與狹縫的距離是有限的。

漫反射

漫反射 (Diffuse Reflection)
國立臺灣大學物理學系 簡嘉泓

光的漫反射

當一束平行的入射光線射到凹凸不平的粗糙表面時,由於每條入射光皆遵守反射定律,表面會把光線向著四面八方反射(如下圖一),所以入射線雖然互相平行,由於各點的法線方向不一致,造成反射光線無規則地反射,這種反射稱之為「漫反射」或「漫射」,反射的光則稱為漫射光。

微粒說

微粒說 (Corpuscular Theory)
國立臺灣大學物理學系 曾奕晴

光波粒二象性的發展

自古以來,人們對於光一直懷抱著非常大的好奇心,關於光的本質究竟是什麼,早在十七世紀時已經被廣泛的討論,當時主要的學說有二,分別為牛頓所提出的微粒說,以及惠更斯集大成的波動說。

孔徑

孔徑 (Aperture)
國立臺灣大學物理學系 曾奕晴

孔徑,又稱為光圈,其有兩大功用,一是調整、控制光學儀器的光通量,二是調整影像效果,廣泛應用在相機、望遠鏡及顯微鏡中。在相機中,調整光圈大小可以控制影像的景深、鏡頭成像畫質,並且和快門同時調整總進光量。光圈的組成常為數片多邊形的金屬薄片,藉由控制薄片的位置遮擋光線,來控制鏡頭的光通量。

[影音] CASE【百秒說科學】為什麼深海生物是紅色的?

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臺灣大學科學教育發展中心百秒說科學企劃團隊製作

如果你是隻可口的小蝦子,住在幽暗深海裡,為了避免變成別人的晚餐,你的身體要是什麼顏色才能保護自己呢?

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光與人體的彩色視覺

光與人體的彩色視覺(Light and Human Color Vision)
國立彰化師範大學科學教育研究所博士生 王淑卿

人的眼睛就像是一具極度精密的相機,接收物體所發出或是反射的光以後,經過各種有如光學變焦透鏡組的構造,轉化成神經訊號,終於在大腦中形成我們所感知的彩色視覺。

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