五章 光的偏振0.pptVIP

第五章 光的偏振 5.1 自然光与偏振光 5.2 线偏振光与部分偏振光 5.3 光通过单轴晶体时的双折射现象 5.4 光在晶体中的波面 光在晶体中的传播方向 5.5 偏振器件 5.6 椭圆偏振光与圆偏振光 5.7 偏振态的实验检验 5.8 偏振光的干涉 例 1： 例2： 自然光以入射角i斜投射到水面上,使反射光成为完全偏振光.现有一块玻璃浸于水中, 如果光由玻璃面反射也为全偏振光,试求水面与玻璃面之间的夹角.已知n玻璃=1.5,n水=1.33 一、偏振光干涉装置和光矢量分析 * 频率相同 * 相位差恒定 * 存在相互平行 的振动分量 如果光轴在入射面内，两主截面重合，则 o光与e光的振动方向相互垂直。 注：若两截面夹角很小，常常将o光与e光的振动方向 看作近似垂直。 三、 o光与e光的相对光强 1. 自然光入射 · · · 光轴 · · e 方解石 · o I 考虑垂直入射的特殊情况（光轴在入射面内） 2. 线偏振光入射 Ae Ao ? （底面投影图） α: 入射线偏振光的振动方向与光在晶体内的主截面的夹角。 以入射光为轴旋转晶体，主截面随之转动，即α改变。 α =0 ? ，I0=0, Ie=I α =90?，I0=I ,Ie=0 5.4 光在晶体中的波面 o光在晶体中的波面是球面。 e光在晶体中的波面是旋转椭球面。 在光轴方向：两波面相切； 垂直于光轴方向：两波光速相差最大。 5.4.1 o光和e光的波面 主截面——光的传播方向与晶体光轴构成的平面 o光的振动方向垂直于主截面 不管往任何方向传播，光振动方向垂直于光轴， 波阵面为球面—— o光 e光的振动方向平行于主截面 光振动方向垂直光轴 光振动方向平行光轴 波阵面为旋转椭球面—— e光 光沿光轴传播 光垂直光轴传播 沿任何方向传播速度相同 沿不同方向传播速度不相同 vo ve 正晶体 光轴 正晶体： no ne， vo ve（如石英、冰等） 旋转椭球面的长轴等于球面的直径。 在光轴方向：两波面相切； 垂直于光轴方向：两波光速相差最大。 o光的折射率： e光主折射率： ve为e光垂直于光轴的波速。 vo ve 光轴 负晶体 负晶体：no ne， vo ve （如方解石、电气石等） 旋转椭球面的短轴等于球面的直径。 在光轴方向：两波面相切； 垂直于光轴方向：两波光速相差最大。 o光的折射率： e光主折射率： ve为e光垂直于光轴的波速。 5.４.２ 光在晶体中的传播方向 正晶体 负晶体 vevo 石英 方解石 { 一、单轴晶体内o光和e光的传播方向:负晶体为例 1. 以i角入射到晶体，光轴在入射面内 r0 晶体 i · · · · voΔt veΔt cΔt A · · · · B D e o re · · 光轴 · · vove 2. 光轴垂直于晶体表面，平行于入射面, 正入射 3. 光轴平行于晶体表面，平行于入射面, 正入射 · · · · · · 光轴 晶体 · e e · · · · · · 光轴 晶体 · · o o · · · 不发生双折射 发生双折射 4. 光轴平行于晶体表面, 垂直入射面，正入射 光轴 ? ? ? e e · · 晶体 · · ? ? ? ? o o 发生双折射 注意e、o的振动方向 二、单轴晶体的主折射率 o光主折射率 e光主折射率 ~~~~~~~~ 特殊情况下，光轴 垂直于入射面时， 有 5.光轴平行于晶体表面，并垂直于入射面，平行光以入射角i1射到晶体表面。 例 强度为I的自然光，垂直入射到方解石晶体上后又垂直入射到 另一块完全相同的晶体上。两块晶体的主截面之间的夹角为?， 试求当?分别等于30°和180°时，最后透射出来的光束的相对强 度（不考虑反射、吸收等损失）。 解： 经第一块晶体后： 经第二块晶体后 相对强度为 z1 z2 z1 z2 经第二块晶体后 由于两块晶体相同，两主截面夹角为180°，此时它们 光轴方向关于表面法线对称，则e光在第一块晶体中的 偏折方向与在第二块晶体中的偏折方向相反，因而从 第二块晶体出射的o光和e光传播方向重合，成为一束 自然光。其强度为： z1 z1 5.5 偏振器件 一、尼科耳棱镜 ? ? ? ? ? ? no=1.658 ne=1.486 n胶=1.550 涂黑 e o光被吸收 二、渥拉斯顿棱镜 ? ? ? ? 加拿大树胶 ? ? ? ? ? ? ? e o ? ? e o 尼科耳棱镜 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? e o ? 玻璃 举例： （1） （2） 方解石晶体 no=1.658 ne=1.486