光学第六章26250.ppt

第六章§6-1 光的偏振现象 一. 光的横波性 §6-2 起偏与检偏 马吕斯定律 一. 起偏与检偏 §6-3 光在透明介质界面上的反射与折射 §6-4 光的双折射现象 一. 双折射现象 二. 有关的基本概念 三.对双折射现象的解释 §6-5 偏振元件 一. 能给出一个线偏光的偏振器 二. 能给出两个线偏振光的偏振器 §6-6椭圆和圆偏振光 偏振光的检验 一. 椭圆和圆偏振光的特征 3.波片（延迟片） 三.偏振光的检验 §6-7 偏振光的干涉 旋光现象 一. 偏振光的干涉 （以平行光为例） 结论 显色偏振 二. 旋光现象自然光各方向上振动振幅均等。在o、e方向上的投影相等。o、e光光强各占入射光强之半 惠更斯于1690年在他的《论光》一书中提出的，他假设在晶体中一个发光点发出的o光的波面是球面，e光的波面是旋转椭球面，惠更斯的假设符合于现代关于光的本性和晶体结构的概念。 双折射晶体中的o光和e光具有两个特点： 1.都是偏振光 2.传播速度不一样。各有其用途。经全波片后， o光和e光的附加光程差： 3）全波片 作用 不改变原来入射光的偏振性质 无论是1/4波片，1/2波片还是全波片， 都是针对某一波长而言 说明 利用各种波片，可得到需要的偏振光 4. 索列尔补偿器（书上p343) 例题 1.一束右旋圆偏振光垂直入射到1/4波片和1/8波片上，求出射光的偏振态 2. 一椭圆偏振光垂直入射到石英做成的 1/4波片上，求出射光的偏振态 第一步： 偏振片迎光旋转一周 线偏振光 自然光 部分偏振光 光强不变，无消光 光强变化，无消光 光强变化，有消光 椭圆偏振光 圆偏振光 部分偏光 自然光 圆偏光 椭圆偏光 光强变有消光 光强不变无消光 光强变有消光 光强变无消光 第二步：利用1/4波片+偏振片 在区别部分偏光与椭圆偏光时，需先用 一偏振片迎光旋转一周，定出光强最强 或最弱的方向。 说明 将1/4波片的光轴对准光强最强或最弱方向，以保证入射为正椭圆偏振光。 一束强度为I。的右旋圆偏振光垂直入射到1/4方解石晶片上，再经过一块主截面相对波片光轴顺时旋转15。的尼科尔棱镜，求出射光强的大小。 例题 例题 用一块方解石做成的1/4波片和一块偏振片，鉴定一束右旋椭圆偏振光。找出消光位置时，1/4波片的光轴与偏振片的透振方向成 22。求椭圆偏振光的长轴与短轴之比。 当振动方向相互平行的两个线偏光满足相干条件时，将产生干涉现象。 1. 装置与现象 2. 现象解释 自然光 波片 合成光强 位相差-由两部分组成 两个偏振片的透振方向在波片主截面的同侧为“0”，异侧为“?” 讨论 旋转任意元件， 变化，光强变化一定，光强取决于波片的厚度 对于厚度一定的波片，白光入射产生 彩色干涉图样 特例 A 两个偏振片透振方向相互平行 B 偏振片透振方向相互垂直 与两种情形下： 光强互补 位相差相差 ， 白光入射时 正交时显色的光与平行时显色的光恰 好互补 由正交向平行过渡时，屏上会出现颜色 突变的现象 线偏光沿光轴通过某种晶体或有机溶液后，它的振动面将向左或向右旋转。 旋转的角度 与晶体的厚度，溶液的 浓度与长度有关。 振动面的旋转角 为旋光率 向右旋还是向左旋转主要取决于晶体 的性质 利用旋光性，可以测出材料的性质 在数学上，我们可以用任意两个振幅相等的非相干的，正交的线偏振光来表示自然光。线偏光的强度为自然光的一半。 光波是电磁波，光波中的电振动矢量和磁振动矢量都与传播速度垂直，因此光波是横波。横波的振动方向对传播方向不具有对称性，我们把这种不对称性叫做偏振。它是横波区别于纵波的一个最明显标志，只有横波才有偏振现象。 任意两个振幅相等的非相干的，正交的线偏振光来表示自然光。 以布氏角入射到一玻璃堆的自然光，经多次反射和折射，最终从折射光中可得到振动面平行于入射面的线偏光 光的横波性只表明光矢量与光的传播方向垂直，在与传播方向垂直的平面内还可能有各种各样的振动状态。 重叠区光强恒定 相对强度 例题 （p321 [5.4]) 强度为I的自然光，垂直入射到方解石晶体后又垂直入射到另一块完全相同的晶体上，两块晶体的主截面的夹角为?。 试求当?=30。时，最后透射出来的光的相对光强。 四.惠更斯对双折射现象的解释 1. 单轴晶体内的主折射率 各向异性介质中折射率随振动方向而异 以光轴为参考： 凡?光轴振动： 凡//光轴振动：称为晶体的主折射率 o光： 各传播方向上振动均垂直于光轴 o光波面为球面 2. 单轴晶体内的波面（惠更斯假设） 沿光轴方向传播： e光： 振动方向与光轴方向的夹角随传播 方向而异 ?光轴方向传播：