第五章光在晶体中的传播.ppt

§ 5-1晶体双折射 double refraction of light in crystals 主截面：光轴和晶体表面法线组成的平面 § 5.2晶体光学器件 偏振光的检验 5.2.1 线偏振器 3. 强度公式 5. 2. 4 光通过波晶片后偏振态的变化 一. 基本思想和分析方法 分析方法 π/2 2. 圆偏振光 左旋圆偏振 右旋圆偏振 3. 正椭圆偏振 4. 斜椭圆偏振 结论：入射光斜椭圆偏振光, 出射光仍为斜椭圆偏振光. 旋向反转 同时长轴转向关于光轴对称方位. 四. 全波片 偏振态不变 五. 自然光通过任何波晶片仍是自然光 六. 部分偏振光 δC＝2mπ~ 0 5. 2. 5 偏振光的检验 用四分之一波片和偏振片可区分出自然光和 圆偏振光， 或部分偏振光和椭圆偏振光。 1. 旋转偏振片光强不变时 2. 旋转偏振片光强变化时 5.3 偏振光和偏振器件的矩阵表示 沿z方向传播的任一理想单色偏振光 一. 偏振光的矩阵表示 意义：使复杂光路的处理可以全部用矩阵计算代替 计算机进行矩阵运算。 琼斯矢量 归一化的琼斯矢量 示例： (1) 光矢量沿x轴，振幅为A的线偏振光 (3) 右旋圆偏振光 (2) 光矢量与 x 轴成 ? ，振幅为 A 的线偏振光 二 正交偏振 它们满足正交的条件是 几对正交偏振态，如下图所示: 可以证明：任一偏振光 可以分解成两个正交的偏振态的叠加。 1.分解成两个正交线偏振光： 2.分解成两个正交圆偏振光： 其中， 三 偏振器件的矩阵表示 方法： 1. 线偏振器的琼斯矩阵 2.快轴与x轴成 ，产生相位差 的波片 经过波片后 G1 G2 分解到XY轴： 琼斯矩阵 G3 3. 快轴在x方向的 1/4 波片 琼斯矩阵 4. 多个偏振器件连续作用 5.4 偏振光的干涉 一. 偏振光干涉装置 5.3.1 平行偏振光的干涉 分振动面法 二. 偏振光干涉的分析 各器件相对方位如图θ1，θ2 均取正值，过P1线偏振光光矢量为E1, 振幅为A1 在C 后： 1. 振幅关系 在P2 后： 通过晶体C后： 此两束光合成为一束椭圆偏振光。 再通过P2 后： 2. 相位关系 —相长干涉 —相消干涉 若单色光入射， 则屏上为等厚条纹。 且d不均匀， （若P1、P2在同一象限， 则无附加相位差?） 石英劈尖的偏振光干涉（等厚条纹） 优点： （1）光波垂直端面入射，垂直端面出射，光强反射损失小； （2）出、入射光基本在同一直线上 （3）可作为偏振分束器 对一定波长的光，选择?和nc，使 则o光全反射，e光透射。出射线偏振光。可得到两束振动方向相互垂直的线偏振光。 自然光 线偏振光 o光和e光全反射临界角为: neno I II 洛匈棱镜 3. 洛匈（Rochon）棱镜 入射光⊥端面AB入射。 在I中，光轴⊥端面AB，光线是沿光轴方向入射，不发生双折射，传播速度都是?o，折射率都是no 可得到两束振动方向相互垂直的线偏振光。 作为线偏振器常用垂直端面出射的一束光。也可用作偏振分束器。 穿过斜面AD进入II时， I中的 光 在II中是e光，折射率no→ne，因neno，发生折射向下偏折，从端面CD向下倾斜出射。 I中的 光 在II中是o光，折射率no→no，折射率不变，不发生折射，仍沿原方向传播，垂直端面CD出射。 ? 洛匈棱镜 Z Z o光 e光 o光 e光 A中的o光变为B中的e光：远法线折射 A中的e光与B中的o光折射率相等方向不变. 4. 渥拉斯顿（Wollaston）棱镜 穿过斜面AD进入II时， I中的o光变为II中的e光，折射率no→ne，由密到疏，远离法线，下偏，从端面CD向下倾斜出射。 I中的e光变为II中的o光，折射率ne→no，由疏到密，靠近法线，上偏，从端面CD向上倾斜出射 。 自然光正入射。在I中，光轴//端面AB，光线⊥光轴入射，e光和o光传播方向相同，但速度不同?e ?o，发生双折射。在AD面，二者入射角相同，等于? 。 I II 可得到两束振动方向相互垂直的线偏振光。可以作为线偏振器，也可以用作偏振分束器。 二. 利用二向色性制成的偏振片 二向色性——某些双折射晶体，对振动方向互相垂直的两种线偏振光具有选择吸收性。 如电气石类双折射晶体的“二向色性” ： z’ z 自然光 白光 绿光 呈现绿色 ? ? ? 无透射光 黑色 自然光 白光 ? z’ z 偏振片的实物照片 晶体 波晶片是光轴平行表面的晶体薄片。 y d x A Ao Ae ? 线偏振光 光轴 λ A Ao Ae ? 光轴 P