光学教程(姚启钧)第5章光的偏振-2.ppt

二、椭圆偏振光的旋向 一、平面偏振光的检定 关于光强I 的讨论 ▲ P1 和P2 的透振方向相互平行 ▲ P1 和P2 的透振方向相互垂直 注意：α取锐角，θ为负角 y P2 P1 θ α 一般情况下 * 光学教程—第五章 * §5.6 偏振器件 把晶体制成双折射棱镜，从普通光源中获得线偏振光 71° 尼科耳棱镜的制作过程 结构：取长度约为宽度3倍的方解石晶体 1、尼科耳棱镜的制作 A B C D 一、尼科耳棱镜 （Nicol prism） A’ B C’ F E 尼科耳棱镜的制作过程 此角从71°磨成为68° D A’ C’ F E 涂上加拿大树胶 68° 尼科耳棱镜的制作过程 两块重新粘连成一块棱镜的粘合面 A’ D C’ B A’（D） B（C） 尼科耳棱镜的横截面 E F F A’ B C’ D E 注意剖面（粘合面）A’EC’F和面A’BC’D的特点！ 68° 71° A B C D A’ C’ A’ B C’ D 光轴方向 剖面A’EC’F要求 与A’ BC’D相互垂直，两面交线为A’ C’ 与晶体的两端面相互垂直， A’ D C’ B 68° 光轴方向 M N · · 2、尼科耳棱镜原理 77° 13° 13° · · S 入射光： 加拿大树胶 o光被涂黑的镜壁吸收 e光 e光从光疏介质射入光密介质，不发生全反射 o光从光密介质射入光疏介质，发生全反射 入射光SM∥A’D，在棱镜表面上的入射角为： o光全反射临界角 在棱镜A’BC’内分成o光和e光，o光折射角13°，在加拿大树胶上的入射角为77°＞ioc，发生全反射！ e光通过棱镜A’DC’出射！ · · 22° 尼科耳棱镜可以用作起偏器与检偏器 . . . . 起偏器 检偏器 β A D C B · · · · · · · · · · · · 光轴方向 光轴方向 A D C B 由两块直角方解石棱镜胶合而成 两棱镜 光轴平行于各自表面 光轴相互垂直 2、沃拉斯顿棱镜原理 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 自然光垂直于AB面（垂直于光轴）入射时 棱镜ADB的主截面在屏面内 棱镜CDB的主截面垂直于屏面 棱镜ADB产生的o光e光不分开 棱镜ADB中o光e光速度不同 M N 二、沃拉斯顿棱镜 ▲ E矢量垂直于屏面的偏振光 对ADB为o光，对CDB为e光 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · β A D C B M N ∴ 该束光从光密到光疏，向远离法向MN方向偏折；从CDB向外偏折时，进一步向远离法向MN方向偏折 ▲ E矢量在屏面内的偏振光 对ADB为e光，对CDB 为o光 ∴ 该束光从光疏到光密，向靠近法向MN方向偏折；从CDB向外偏折时，从光密到光疏，向远离法向MN方向偏折 从沃拉斯顿棱镜出射两束彼此分开振动方向相互垂直的偏振光 当沃拉斯顿棱镜顶角β不很大时，两束出射光几乎对称地分开 可以证明两束出射光夹角 y x o P 1、波片结构 从单轴晶体切出的平行平面薄片，光轴与表面平行。光垂直入射时，主截面为o-xz · z A Ao Ae 线偏振光垂直入射到波片上，分成o光和e光，对于负晶体： 光轴方向 x方向快轴，y方向慢轴 o光e光不分开，但传播速度不同，通过波片后会产生位相差 三、波片 2、波片产生的位相差 设波片的厚度为d o光e光的光程差 o光e光的位相差 晶体一定时，Δ和δ由厚度d决定 ▲ 四分之一波片 光程差 位相差 实际取 实际取 ▲ 二分之一波片 ▲ 全波片 §5.7 椭圆偏振光和圆偏振光 椭圆偏振光：在光的传播方向上，电矢量的端点在波面内描 绘出一个椭圆 圆偏振光： 在光的传播方向上，电矢量的端点在波面内描 绘出一个圆（椭圆偏振光的特例） 考虑 频率相同 振动方向相互垂直 位相差恒定 沿z方向传播的两线偏振光的叠加 [例]上述两线偏振光的获得：设线偏振光正入射到波片上，振动方向与光轴成θ角，入射光被分成o光（沿y轴，初位相为φy）和e光（沿x轴，初位相为φx ） o光和e光从波片出射后 有恒定的位相差 传播速度相同 一、圆和椭圆偏振光的描述 两线偏振光的波动方程为 合成波的波动方程为 （1）； （2） 由（1）和（2）消除时间t，得关于Ex、Ey的方程（电矢量E的矢端轨迹方程）： （1） （2） 电矢量E作周期性的运动，与Ex和Ey有相同的周期ω α 椭圆的一般方程 结论：电矢量E的矢端轨迹为椭圆——椭圆偏振光 Ax -Ax Ay -Ay O Ex Ey E 边长为