8-波动光学之偏振.ppt

光 光 当方解石晶体旋转时 o光不动，e光围绕o光旋转 双 折 射 纸面 方解石 晶体 光 光 当方解石晶体旋转时 o光不动，e光围绕o光旋转 双 折 射 纸面 方解石 晶体 双折射现象：对于各向异性晶体，一束光射入晶体后，可以观察到有两束折射光的现象。 n1 n2 i ro re (各向异 性媒质) 自然光 寻常光：对于晶体一切方向 都具有相同的折射率(即波速相同），且在入射面内传播，简称它为O光。 寻常光线(o光)-----遵守折射定律 非常光：它的折射率（即波速）随方向而变化，并且 不一定在入射面内传播，简称为 e光。 非常光线(e光) -----不遵守折射定律 o光和e光都是线偏振光。 ⑴寻常光与非常光 (2)o光和e光都是线偏振光,振动方向相互垂直。 方解石 ? ? ? ? ? o e ? ? ? ? ? o e 方解石 (3)产生双折射的原因: o光和e光的传播速度不同。 o光在晶体中各个方向的传播速度相同，因而折射率no=c/?o=恒量。 e光在晶体中的传播速度?e随方向变化，因而折射率ne=c/?e是变量，随方向变化。 由于o光和e光的折射率不同，故产生双折射。 2 、光轴与主平面 当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发生双折射，该方向称为晶体的光轴。 “光轴”是一特殊的“方向”,不是指一条直线。 凡平行于此方向的直线均为光轴。 单轴晶体：只有一个光轴的晶体 双轴晶体：有两个光轴的晶体 A B 光轴 102° 主平面：晶体中某条光线与晶体光轴构成的平面。 e光 光轴 e光的 主平面 o光 光轴 o光的 主平面 · · · · o光的振动面垂直于o光的主平面 e光的振动面在e光的主平面内 主折射率: o光的传播速率用 表示, 其折射率用 表示. e光沿垂直于光轴方向上的传播速率用 表示,折射率用 表示, 3.惠更斯原理研究双折射现象 作图方法 1. o光在各个方向的传播速度相同，子波面应为球面。 e光的传播速度随方向变化，但可以证明子波面为旋转椭球面。 2. o光和e光在光轴方向传播速度相同，故子波面在光轴方向相切；实验表明，在垂直于光轴的方向上速度相差最大。 3.对负晶体(如方解石)，在垂直于光轴的方向上, ?o?e , none ,故e光的子波面(旋转椭球面)应包围o光的子波面(球面)。 (1)光线斜入射，光轴与晶面斜交 晶面 方解石 ? ? ? ? e e ? ? ? ? o o (2)光线垂直入射，光轴与晶面平行 晶面 方解石 ? ? ? ? o o e e * 一、横波的偏振性 振动面：通过波的传播方向且包含振动矢量的平面。 偏振: 波的振动方向相对传播方向的不对称性。 光矢量 振动面 v 0 H E 光的偏振态: 光矢量在与光传播方向垂直的 平面内的振动状态。 1.偏振 2.光是横波 二、自然光和偏振光 一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直的、等幅的、不相干的光振动。 自然光的表示法： 光振动的振幅在垂直于光波的传播方向上，既有时间分布的均匀性，又有空间分布的均匀性。 1.自然光 光波的光矢量方向始终不变，只沿一个固定方向振动。 一束线偏振光可分解为两束振动方向相互垂直的、等幅的、相干的线偏振光。 E Ey Ex y x ? 线偏振光(完全偏振光) E 播 传 方 向 振 动 面 2. 线偏振光和部分偏振光 线偏振光的表示法： 光振动平行板面 光振动垂直板面 部分偏振光是自然光与线偏振光的混合 部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直的、不等幅的、不相干的线偏振光。 部分偏振光的表示法： · · · · · · 平行板面的光振动较强 垂直板面的光振动较强 · · 部分偏振光的分解 部分偏振光 偏振度： 讨论： ?部分偏振光 ?自然光 ?完全偏振光 完全偏振光强度 自然光强度 椭圆偏振光：光矢量末点的运动轨迹是正椭圆或斜 椭圆。在迎光矢量图上，光矢量端点沿逆时针方向 旋转的称为左旋偏振光；沿顺时针方向旋转的称为 右旋偏振光。 圆偏振光 3. 椭圆偏振光和圆偏振光 线偏光 椭圆偏振光 椭圆偏振光和圆偏振光都是完全偏振光，均可等效 为两个具有恒定相位差、相同振动频率、振动方向 相互垂直的线偏振光。 三、起偏和检偏 起偏：使自然光（或非偏振光）变成线偏振光的过程。 检偏：检查入射光的偏振性。 透 光 轴 方 向 自然光 偏振片 线偏振光 1、偏振片的起偏和检偏 将待检查的入射光垂直入射偏振片，缓慢转动偏振片，观察光强的变化，确定光的偏振性。 线偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化，有消光现象 自然光通过旋转的检偏器，