光学第八章-光在晶体中的传播.pptx

;第八章 光在晶体中的传播 1、晶体双折射 2、单轴晶体光学公式 3、晶体光学器件 4、(椭)圆偏振光的产生和检验 5、偏振光干涉 6、旋光性 7、电光效应 8、偏振的矩阵表示;1、 晶体双折射;Rasmus Bartholin ?(1625,–1698）;o光（Ordinary Light, 寻常光） 遵守折射定律 e光（Extra-ordinary light 非常光）不遵守折射定律 用检偏器来考察从晶体射出的两光束时， 就会发现它们都是线偏振光。 ;光轴：光线在晶体中沿某一方向传播时不发生双折射现象，这一方向称为晶体的光轴 (optical axis of crystal).;各向异性的“机械模型”解释。;第一类 各向同性;第三类 双轴晶体;对单轴晶体，?x= ?y ? ?z ， (一般取z轴为晶体的光轴方向） 若E?z ,即E垂直于光轴，则D和E在xy面内重合。 （对应于k//z ,显示光学各向同性） 在一般情形，D和E之间有一离散角 ?，且D和E在xy平面的投影重合，D、E???K、S和z轴共面，E,B,K正交，因此 D,E,K,S ? H（B）.;;;o光和e光的传播方向;o光和e光的传播速度;晶体可分为正晶和负晶 vo ve， none的晶体, 叫做正晶体. 如石英。 vo ve， none的晶体, 叫做负晶体. 如方解石。;光在晶体中的波前;正晶体 (vove);(1)确定各向同性介质界面上的反射光和折射光方向.;;;;空气;? (极角)： 光波方向与z轴（光轴）的夹角;射线速度和法向速度;射线速度面和法向速度面;射线速度面和法向速度面;波阵面;(1)确定本征模折射率;折射率曲面;;菲涅耳椭球;(1)确定本征模折射率及其偏振方向;;(1)确定本征模折射率及其偏振方向;晶体光学几何表示方法小结;;;;格兰—汤普森 Glan-Thompson;;;;;当;(3)四分之一波片 (或?/4片: quarter-wave plate);晶体补偿器;线偏振光通过l/4波片后将变为椭圆(圆)偏振光;;;;;;当P1?P2 满足亮条纹条件时，P1??P2 为暗条纹 当P1?P2 满足暗条纹条件时，P1??P2 为亮条纹 两种情况互补。 旋转第二个偏振片，从P1?P2到P1??P2观察的明暗互补;显色偏振(chromatic polarization)和偏振滤光器;偏光滤光器—利奥滤光器（Lyot filter）;;P1?P2,出射光强度分布为：;等厚条纹，条纹间距：;;光弹测量：;;Stress on suspension bridge model;;Fran?ois Jean Dominique Arago （1786 –1853)? ;;在旋光晶体中左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的传播速度不同，即两种偏振态的折射率不同:;对于圆偏振光，相位落后意味着光矢量转角的倒退，即：;相位落后=转角倒退;;菲涅耳复合棱镜：;二向色性（dichroism） ;旋光性与物质分子结构的关系; 1848年，法国科学家巴斯德(Louis Pasteur) 发现了一种有趣的现象：没有旋光性的酒石酸是由两种结构极为相似的两种晶型混合而成，它们的结构非常相似，但不相同，也不能完全重叠，就好像人的左右手一样，外表非常相似，但不能完全重叠。 他用放大镜和镊子细心地将这两种晶体分离，分别溶于水后测其旋光度，发现它们均具有旋光度，如果将它们混合后，则旋光度为零。;Jacobus Henricus van t Hoff?(1852 –1911);实物与其镜像不能重叠的特性，称为物质的手性。 具有手性的分子叫手性分子。 凡具有手性的分子都有旋光性。 没有手性的分子没有旋光性。 物质的手性是其具有旋光性的必要条件。; 旋光性物质的旋光度的大小决定于该物质的分子结构，并与测定时溶液的浓度、盛液管的长度、测定温度、所用光源波长等因素有关。 为了比较各种不同旋光性物质的旋光度的大小，一般用比旋光度来表示。比旋光度与从旋光仪中读到的旋光度关系如下。; 通过测定物质的旋光度可以计算溶液的浓度；也可通过测定已知浓度的化合物溶液的旋光度，计算其比旋光度，作为物质定性鉴定的依据。; 生命的基本物质是生物大分子，它包括蛋白质、核酸、多糖和脂类。其中蛋白质是生命功能的执行者，其分子是右氨基酸组成的长链。 每种氨基酸都应有L(livo)和D(dextro)分别表示左、右型旋光异构体)两种旋光异构体。 实验证明组成生物蛋白质的20种氨基酸都是L型的，D型氨基酸只存在于细菌细胞壁和其它细菌产物中。; 马斯特（Masters）报道，在人的眼球晶体核内的D-天冬氨酸以每年0.