晶体光学讲得好.ppt

* 一、椭圆与圆偏振光 椭圆偏振光可用两列频率相同、振动方向相互垂直，且沿同一方向传播的线偏振光叠加得到，设光波沿z轴方向传播，有： 消去wt-kz可得： 上式是椭圆方程，它的主轴不在x轴上。 * 图 椭圆偏振光示意图 几种特殊的情况： （1） ，k=0，?1，? 上式所示的为正椭圆偏振光，特别当Ax=Ay时，上式即是圆偏振光的表达式。 * （2） ，k=0，?1，? 上式所表示的是线偏振光。 迎着光的传播方向观察，一个场点的电矢量端点描出的椭圆沿顺时针方向旋转，称右旋椭圆偏振光；电矢量端点描出的椭圆沿逆时针方向旋转，称左旋椭圆偏振光。 椭圆偏振光的物理图象（右旋）：电矢量大小不断地变化，方向也不断地改变，在某一时刻电矢量末端构成一右旋螺线，迎着光观察，则随时间的推移，整个螺线按顺时针方向旋转。 * 二、椭圆、圆偏振光的产生 自然光经尼科耳棱镜或偏振片P成为一束线偏振光，然后垂直入射到一块光轴平行于晶面的晶体薄片，则从晶体中射出，o光与e光将合成椭圆偏振光，其偏振类型决定于晶片厚度及入射线偏振光的振动面与晶片光轴夹角。 线偏振光垂直入射?/4波片，如果入射线偏振光的振动面与光轴成45?，则从?/4波片出射的光为圆偏振光。 线偏振光垂直入射?/2波片，产生线偏振光，但透射光的振动面将转动2?。 * 三、自然光中产生椭圆或圆偏振光 要使自然光转化成椭圆偏振光，首先是使自然光通过一个偏振片，产生线偏振光，然后将它垂直入射到一块波晶片上。 一个恰当取向的起偏器和一块波晶片的串接组合叫做椭圆偏振器。 产生圆偏振光的则要求起偏器的透振方向与?/4波片的光轴成45?。透振方向与光轴成45?的一个起偏器和一块?/4波片波晶片的串接组合叫做圆偏振器。 * 5-7 偏振态的实验检定 ? 第一步 令待检光通过偏振片，旋转偏振片，观察透射光的强度变化 观察到的现象 有消光 强度无变化 强度有变化，但不出现消光 结论 线偏振光 自然光或圆偏振光 部分偏振光或椭圆偏振光 ? ? 第二步 ? 偏振片前插入?/4波片，旋转偏振片，观察透射光强度变化 偏振片前插入?/4波片，其光轴与第一步强度最大方向一致，旋转偏振片，观察透射光强度变化 观察到的现象 ? 强度无变化 有消光 强度有变化但不出现消光 有消光 结论 ? 自然光 圆偏振光 部分偏振光 椭圆偏振光 * 5-8 偏振光的干涉 一、偏振光干涉实验 两块共轴偏振片P1和P2之间放一块厚度为d的波晶片，自然光经过第一块偏振片后成为线偏振光，在垂直入射到波晶片上，产生的o光与e光之间有不同的位相，第二块偏振片P2将两束光引导到相同的方向上，从而产生了干涉。 图 偏振光干涉实验装置示意图 * 二、偏振光干涉的强度分布 通过偏振片P1后线偏振光振幅为A1，波晶片光轴夹角为?，进入波晶片后分解成o光与e光，它们的振幅为： ； 。偏振片P2的透振方向与波晶片光轴的夹角为?，则两束透射光的振幅分别为： * A2o与A2e两束光相干后的强度为： 其中??’是指从P2出射时两束相干光的相位差，包括两部分： （1）波晶片所产生的相位差— ，d为波晶片的厚度； （2）附加位相差?，当P2和P1的透振方向处于相同的象限时，不存在附加位相差?，而P2和P1的透振方向处于不同的象限时，则存在附加位相差?。 * 两种特殊情况： （1） 的情况下，即P2和P1的透振方向相互平行，则 （2） ，即P2和P1的透振方向相互垂直，则 可见： ，说明平行偏振片与垂直偏振片的干涉强度是互补的。 * 偏振光干涉的特点： 1.晶片厚度均匀，透过晶片各部分的两种光有相同光程差，屏上强度相同，旋转晶片，即改变?，强度发生变化，旋转偏振片，强度也发生变化。 2.一定材质的波晶片，??与入射光波长有关，白光入射，可能有几种波长光满足相长条件，另外几种波长光满足相消条件，透射光呈一定颜色；旋转偏振片，出射光颜色发生变化，正交偏振片产生颜色与平行偏振片所观察到颜色互为补色。 3. 晶片厚度不均匀，通过不同厚度处的两束光有不同的位相差，因此出现干涉条纹，干涉条纹为晶片的等厚线；当白光入射时，将出现彩色条纹。 * 5-9 光弹性效应、电光效应与旋光现象 一、光