第12章-波动光学(三)概述.ppt

2010年秋季演示实验室为团体学生讲解安排 拿太阳镜做偏振镜 椭圆偏振光 光矢量端点在垂直于光传播方向的截面内描绘出椭圆轨迹.检偏器旋转一周,光强两强两弱. 圆偏振光 光矢量端点在垂直于光传播方向的截面内描绘出圆形轨迹.检偏器旋转一周,光强无变化. 四分之一波片：偏振光通过波片后，o光和e 光的光程差等于? ? 4的奇数倍。 四分之一波片的最小厚度： 偏振光通过四分之一波片后出射的是正椭圆偏振光。 正椭圆偏振光 四分之一波片 线偏振光振动方向与四分之一波片的光轴方向成45?角时,通过后线偏振光变为圆偏振光. d 线偏振光振动方向与四分之一波片的光轴方向的夹角不为45?角时,则通过后线偏振光变为椭圆偏振光. d 四分之一波片 圆偏振光通过四分之一波片后,变为线偏振光，其振动方向与光轴方向成45?角. d d 椭圆偏振光长轴或短轴与四分之一波片的光轴平行时,通过后椭圆偏振光变为线偏振光,其振动方向与光轴方向的夹角不等于45?角. 半波片的最小厚度： 线偏振光通过半波片后出射的o光和e光正好反相位，合成后仍是线偏振光，只是振动方向转过了2 。 半波片：偏振光通过波片后，o光和e 光的光程差等于? ? 2 的奇数倍。 线偏振光 全波片： ? = ? 出射光与入射光相同 适当选取厚度d可将线偏振光转化为椭圆偏振光或将椭圆偏振光转化为线偏振光 ?/4波片 ?/4波片 ?/2波片 圆偏振镜(CPL镜)：由一片线偏振镜(PL)与一片四分之一波片(为特殊双折射材料),彼此胶合而成.该四分之一波片的光轴与线偏振镜的偏振光振动方向之间成45?夹角.光线自线偏振镜一端射入为正向,自四分之一波片一端射入为反向.正向射向圆偏振镜的自然光,先后通过线偏振镜和四分之一波片后,即成为圆偏振光. 各种光的偏振特性 入射光 检 偏 器 旋 转 部分偏振光？ 椭圆偏振光？ 有消光 线偏振光 I变 有消光 I不变 自然光？ 圆偏振光？ ?/4 波 片 I变 无消光 无消光 椭圆偏振光 部分偏振光 I变 I不变 圆偏振光 自然光 第一步 光振动状态的实验区分 第二步 问题：只有一片偏振片和一片?/4波片怎样区分自然光，(部分)偏振光、（椭）圆偏振光？ 12-6-3 偏振光的干涉 光干涉的基本条件：频率相同、振动方向相同以及有恒定的相位差。 晶片 光轴 自然光 相位差： 说明：第二项则是由于光矢量 和 的反向投影引起的附加相位差。 当 时，干涉加强 时，干涉减弱。 当 单色光入射 双折射晶体厚度均匀——无干涉条纹 双折射晶体厚度不均匀——有干涉条纹 相位差： 色偏振： 当白光照射时，由于偏振光干涉而出现彩色花样的现象。 白光入射 双折射晶体厚度均匀——单一颜色 双折射晶体厚度不均匀——色偏振 色偏振 取不同厚度的云母片将它们以各种图案贴在玻璃板上，并将其放在两个用白光照明的偏振片之间，出射光的颜色和亮度会发生变化。旋转上面的偏振片，可呈现彩色斑斓的图案花纹。 12-6-4 光弹效应与旋光现象 一. 光弹效应 有些各向同性的非晶体透明材料（如玻璃、塑料等）本无双折射性质，但是当它们在受到机械外力时，其内部会产生应力分布，从而导致光学上的各向异性，出现双折射性质，这种现象称为光弹效应。 光弹效应 (no-ne) 应力 k 越呈现高级次条纹（等区域内） 条纹越密 各向异性 透明介质插在两偏振片之间，不同地点因o光和e光的折射率不同会引起o光和e间不同的相位差，图片将呈现出反映这种差别的干涉图样。应力越集中地方，各向异性越强，干涉条纹越细密。在白光照射下，则显示出彩色的干涉图样。 二. 旋光现象 偏振光在通过某些物质后,其振动面会以光的传播方向为轴转过一个角度的现象. 旋光物质：具有旋光性质的物质。 右旋物质：迎着光线射来的方向观察，振动面按顺时针方向旋转的物质。 左旋物质：振动面按逆时针方向旋转的物质。 石英晶体、葡萄糖、果糖（右旋） 立体电影 流水画 光源透过旋转的起偏器，成为振动方向旋转变化的线偏振光，通过背面涂有偏振材料（检偏器）的画面，由于透过光的明暗变化，使画面中途有偏振材料的部分“动了起来”。 ⑵ 散射光的偏振性 部分偏振光 线偏振光 自然光 空气分子 照相机按上偏振镜可以产生不同的效果。 练习 1) 方解石晶体双折射现象 (CaCO3 ) §12-6 光的双折射 12-6-1 光在晶体中的双折射 1670年，巴托里那斯发现，把方解石（ CaCO3 ）晶体放在纸面上，看到每个字呈现出双像。这种一束光射入各向异性媒质时，折射光分成两束的现象称为双折射。