光通過三棱鏡后,因色散造成不同顏色折射至不同的角度.
波在穿過狹縫、小孔或圓盤之類的障礙物后會發(fā)生不同程度的彎散傳播.假設(shè)將一個障礙物置放在光源和觀察屏之間,則會有光亮區(qū)域與陰晦區(qū)域出現(xiàn)于觀察屏.激光束的發(fā)散性質(zhì)涉及到衍射.
光學(xué)干涉測量
可見光的干涉測量是干涉測量術(shù)中最先發(fā)展同時也得到最廣泛應(yīng)用的類別,早期的實際應(yīng)用如邁克耳孫測星干涉儀對恒星角直徑的測量,但如何獲取穩(wěn)定的相干光源始終是限制光學(xué)測量發(fā)展的重要原因之一.直至二十世紀六十年代,光學(xué)干涉測量技術(shù)得到了飛速的發(fā)展,這要歸功于激光這一高強度相干光源的發(fā)明[29][30],計算機等數(shù)字集成電路獲取并處理干涉儀所得數(shù)據(jù)的能力大大提升[31],以及單模光纖的應(yīng)用增長了實驗中的有效光程并仍能保持很低的噪聲[32].電子技術(shù)的發(fā)展使人們不必再去觀察干涉儀產(chǎn)生的干涉條紋,而可以對相干光的相位差直接進行測量.這里列舉了光學(xué)干涉測量在多個方面的一些重要應(yīng)用.
長度測量
用于測量光程差改變,進而測定氣體折射率的瑞利干涉儀
長度測量是光學(xué)干涉測量最常見的應(yīng)用之一.如要測量某樣品的絕對長度,最簡明的方法之一是通過干涉對產(chǎn)生的干涉條紋進行計數(shù)；若遇到非整數(shù)的干涉條紋情形,則可以通過不斷成倍增加相干光的波長來獲得更窄的干涉條紋,直到得到滿意的測量精度為止[33][34].常見的方法還包括惠普公司研發(fā)的惠普干涉儀[35][36],它通過外加一個軸向磁場使氦－氖激光器工作在兩個相近頻率,從而發(fā)出頻率相差2兆赫茲的兩束激光,再通過偏振分束器使這兩束激光產(chǎn)生外差干涉.干涉得到的差頻信號被光檢測器記錄,而待測樣品引起的光程差變化則可以通過計數(shù)器表示為光波長的整數(shù)倍.惠普干涉儀可以測量在60米左右以內(nèi)的長度,在附加其他光學(xué)器件后還可以用于測量角度、厚度、平直度等場合.此外,還可以通過聲光調(diào)制的方法得到差頻信號,并且這種方法能獲得更高的差頻頻率,從而可以從差頻信號中得到更高的計數(shù).
長度測量的另一類情形是測量長度的變化,常見的方法如借助聲光調(diào)制產(chǎn)生的外差干涉,差頻信號所攜帶的相位差會被光檢測器記錄,從而得到長度的變化[37].在測量像熔凝石英這樣熱膨脹系數(shù)很低的材料的熱膨脹系數(shù)時,還經(jīng)常用到一種更精確的方法：將兩面部分透射部分反射的玻璃板置于待測樣品的兩端,從而構(gòu)成一個法布里－珀羅干涉儀.使用兩束發(fā)生外差干涉的激光,并通過反饋將其中一束激光的頻率鎖定到法布里－珀羅干涉儀的一個透射峰值頻率上.這樣,當(dāng)樣品發(fā)生熱膨脹而改變法布里－珀羅干涉儀的長度時,透射峰值頻率的變化會引起被鎖定的激光頻率的相應(yīng)變化,這一變化也會反映到外差信號中從而被探測到.
光學(xué)檢測包括對光學(xué)元件和光學(xué)系統(tǒng)的檢查和測試,諸如利用等厚干涉條紋來測量玻璃板各處的厚度,以及測量照相機鏡頭的調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）等都屬于這類應(yīng)用.利用等厚干涉來檢測樣品表面是否平整的最常見方法是斐索干涉儀[40],它利用準直平行光在樣品表面反射后與入射光發(fā)生干涉,從而得到等厚條紋.此外,還可以采用從邁克耳孫干涉儀改進而來的特懷曼－格林干涉儀[41].特懷曼－格林干涉儀也使用準直平行光源,并由于從邁克耳孫干涉儀改進而來,它可以使兩束相干光的光程非常接近,從而相比于斐索干涉儀它對光源的相干長度要求有所降低.
另一類廣泛應(yīng)用于檢測光學(xué)元件表面、光學(xué)系統(tǒng)像差以及測量光學(xué)傳遞函數(shù)的干涉儀是剪切干涉儀,它將待測樣品出射的波前分成兩個,并使其相互錯開一定距離（這段距離被稱作剪切）,兩個波前重疊的部分即產(chǎn)生干涉圖樣.剪切干涉儀分為切向剪切、法向剪切和旋轉(zhuǎn)剪切等類型：切向剪切干涉儀通常是一塊平行平面板或略呈角度的劈尖,準直光源入射到平行平面板上就形成了兩束錯開的相干光；而法向剪切干涉儀則類似于斐索干涉儀和特懷曼－格林干涉儀.剪切干涉儀的優(yōu)點是省去了作為參考的光學(xué)表面,結(jié)構(gòu)簡單且兩束相干光的光程基本相等,而缺點則是對干涉圖樣的數(shù)值分析比較繁瑣.
偏光太陽鏡
起偏器對于從淤泥灘的反射光所產(chǎn)生的效應(yīng)：左圖顯示出,偏振軸與水平線平行的起偏器會透射這些反射光；右圖顯示出,旋轉(zhuǎn)這起偏器90°會阻擋幾乎全部鏡面反射光,如同使用偏光太陽鏡.
照射非偏振光于鏡面表面（光亮表面）,通常得到的反射光會具有某種程度的偏振.1808年,法國物理學(xué)者艾蒂安-路易·馬呂斯最先觀察到這現(xiàn)象.偏光太陽鏡利用這效應(yīng)來降低水平表面反射出來的眩光,特別是當(dāng)太陽從前方斜照下來時,張眼往前方路面望去會看到的強勁眩光.
天空中的偏振光
右邊照片顯示出偏振濾光片對于天空景色產(chǎn)生的效應(yīng).
傳播于地球大氣層的太陽光會因為被大氣分子瑞利散射而使得散射光產(chǎn)生偏振,從天空中的散射光可以觀察到這現(xiàn)象.散射光在清晰的天空中會顯得更明亮、更具色彩.在天空中,與太陽照射的光束呈直角方向的位置,最容易觀察到這偏振現(xiàn)象（偏振方向與太陽光方向、直角方向相垂直）.這種具有部分偏振的散射光,假若使用起偏器,可以使得照片里的天空變得較黑,增加襯度（contrast）；這樣,可以改良照片的品質(zhì).
出現(xiàn)在天空中的偏振光常被用來導(dǎo)航定向.從九世紀至十一世紀間,維京人時常航行于北大西洋.那時期,歐洲人尚未知道怎樣使用磁羅盤,維京人主要是使用太陽與星星來導(dǎo)航定向,可是,在陰天,這方法無效.學(xué)者猜測他們可能知道怎樣使用一種稱為“太陽石”（sunstone）的簡單儀器,但這爭議性理論尚未被證實.1950年代,運輸飛機航行在地磁極附近時,由于無法使用磁羅盤,假若無法看到太陽或星星時（例如,在陰天或黃昏）,時常會使用“天空羅盤”（sky compass）來導(dǎo)航.這儀器是一種很精致的偏光儀,可以用來觀測天空中的偏振光.十九世紀后期, 查理斯·惠斯通（Charles Wheatstone）發(fā)明了偏振鐘（polar clock）.這也是一種偏光儀,可以用來計時.根據(jù)惠斯通,偏振鐘比日晷的優(yōu)點更多.