大学物理-多媒体课件 -6 光的偏振.ppt

3. 晶体的光轴（optical axis of crystal） 当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发 例如，方解石晶体（冰洲石） 光轴是一个特殊的方向， 单轴晶体：只有一个光轴的晶体，如方解石。 双轴晶体：有两个光轴的晶体，如云毋。 由钝隅引出的与三个棱边成等 光轴 A B 102° 78° 该方向称为晶体的光轴。 生双折射， 于此方向的直线均为光轴。 凡平行 角的方向就是光轴。 4. 主平面（principal plane） 晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面 o光 光轴 o光的 主平面 · · · · e光 光轴 e光的 主平面 叫该束光的主平面。 CaCO3 Ca O C 晶体的各向异性： 介电常数为 ?x , ?y ?x= ?y ?z, z 光轴 介电常数为 ?z 光矢量垂直于光轴时， 光矢量振动方向与晶体光轴的夹角不同， 介电常数就不同，光的传播速度也就不同。 二. 晶体的主折射率，正晶体、负晶体 光矢量 平行于光轴时， o光： no ，ne 称为 晶体的主折射率 正晶体：ne no 负晶体：ne no vo?t ve?t 光轴 ? 点波源 点波源 vo?t ve ?t 光轴 ? e光： (ve vo) (ve vo) 如：石英、冰 如：方解石、红宝石 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · vo?t 光轴 光轴 ve?t vo?t e e 三. 单轴晶体中光传播的惠更斯作图法 1. 光轴平行晶体表面，自然光垂直入射 · · 光轴 晶体 · · o、 e方向上虽没分开， 下面以负晶体(ve vo)为例，介绍该方法： o o 但速度上是分开的， 这仍是双折射。 · · · · 以惠更斯原理为依据的惠更斯作图法， 是研究光在晶体中传播的重要方法。 o e 2. 光轴平行晶体表面，且垂直入射面， · · · · 晶体 ? 光轴 re i · · · · · · · · voΔt veΔt o e cΔt 自然光斜入射 在这种特殊的情况下，对e 光也可以用 折射定律。 r0 3. 光轴与晶体表面斜交，自然光垂直入射 · · · · e 方解石 光轴 · · o 此时e光的波面不再与其波射线垂直了。 o o e e · · · · · · 晶体 光轴 · · · · 这正是前面演示的情形。 注意： §5.5 椭圆偏振光和圆偏振光 一. 晶体起偏器件 1. 晶体的二向色性、晶体偏振器 某些晶体对o光和e光的吸收有很大差异， 例如，电气石对o光有强烈吸收， · · · · 光轴 e光 电气石 光轴 对e光 吸收很弱， 用它就可以产生线偏振光。 这叫晶体的二向色性（dichroism）。 2. 偏振棱镜 ▲ 偏光棱镜： 光轴的取向使e光对应的恰是 ne 。 no（1.6584）＞ n（1.55）＞ ne（1.4864） i 临界角，o 光全反射了，e 光可通过。 偏振棱镜可由自然光获得高质量的线偏振光， 可由自然光获得原方向的线偏振光 如： · · · · · · · · · · · · ? ? 光轴 光轴 方解石 方解石 加拿大树胶 (n = 1.55) o e 吸收涂层 i 格兰 — 汤姆孙棱镜 它又可分为偏光棱镜和偏光分束棱镜。 ▲ 偏光分束棱镜： 可由自然光获得分开的两束线偏振光。 e · · · · · 1 2 方解石 方解石 · · · · o e 光轴 光轴 沃拉斯顿棱镜 o 如： 光进入到第1块方解石后， o光和 e光在方向上没有分开， 由于方解石2和方解石1二者光轴垂直，当光进入到方解石2时，o 光变成e光，e光变成o 光， 于是两光束在界面处发生折射而分开。 二. 晶体相移器件，圆和椭圆偏振光的起偏 1. 晶片 — 相位延迟片 晶片是光轴平行表面的晶体薄片。 y ? d x A Ao Ae 线偏振光 光轴 ? A Ao Ae ? 光轴 P 振幅关系： 椭圆偏振光 d 光轴 晶片 从晶片出射的两束光由于出现相位差， 而合成为一束椭圆偏振光。 通过厚为d的晶片，o、e光产生相位差为： 则出射光为圆偏振光。 若 且 y ? d x A Ao Ae 线偏振光 光轴 ? 椭圆偏振光 d 光轴 晶片 或圆偏振光 2. 波（晶）片 （1）四分之一波片（quarter-wave plate） —— 线偏振光→圆偏振光 —— 线偏振光→线偏振光 可从线偏振光获得椭圆或圆偏振光（或相反） （是对某个确定波长 ? 而言的） 波片厚度满足 ——线偏振光→椭圆偏振光 （2）二分之一波片 可使线偏振光振动面