[理学]光学 第五章.ppt

o光和e光分别沿AO和AE的方向传播， o光的传播方向垂直于它的波面DO，e光的传播方向不垂直于它的波面DE。 o光和e光都在入射面内，相应的两个主平面都和入射面重合，也与晶体主截面重合。 2、垂直入射（以负晶体为例） a . 光轴垂直于晶体表面并平行于入射面 光沿着光轴传播，两束光非但不分开，而且传播速度也相等，即不发生双折射。 b . 光轴平行于晶体表面并垂直于入射面 椭球面与入射面交线是圆，半径 a 为椭圆长半轴，大于R。 o 光和 e 光沿同一方向传播，由于速度不等，所以波面不重合，到达同一位置时，两者有一定的相位差。 c . 光轴平行于晶体表面并平行于入射面 椭球面与入射面交线是椭圆，半径 b 为椭圆短半轴，等于R。 o 光和 e 光沿同一方向传播，由于速度不等，所以波面不重合，到达同一位置时，两者有一定的相位差。 单轴晶体的主折射率 o光的子波，各方向传播的速度相同为 ，点波源波面为球面，振动方向始终垂直其主平面。 o 光只有一个光速 ，一个折射率no ： 由于 e 光沿各方向传播的速度不同，而且一般来说不遵从折射定律，故无折射率可言。 特殊情况：e 光沿垂直于光轴方向传播 e 光与 e 光波面垂直，此时有 ，遵从折射定律，将 e 光的主折射率定义为： 小 结 1. o光在各个方向的传播速度相等，子波面应为球面； e光的传播速度随方向变化，子波面应为旋转椭球面。 2. o光和e光在光轴方向传播速度相同，故子波面在光轴方向相切，而在垂直于光轴的方向上速度相差最大。 3. 对负晶体，在垂直于光轴的方向上， ，故e光的子波面应包围o光的子波面。 §5-6 偏振器件 尼科耳棱镜 将一块长宽比约为3:1的方解石晶体两端的天然晶面磨去一部分，使主截面平行四边形的其中一角打磨成68?，然后沿对角线切开成两块直角棱镜，再用加拿大树胶粘合，就成了尼科耳棱镜。 当自然光从入射面入射后，o光和e光到达树胶层，树胶的折射率为1.55，入射角大于全反射的临界角，o光在树胶层全反射，而e光则不能全反射直前透过MN面，成为高质量的偏振光。? 例：一束钠黄光入射到如图所示的尼科耳棱镜上，计算此时能使o光在棱镜粘合面上发生全反射的最大入射角度io以及棱镜外表面相应的角度∠SoMS。 解：由折射定律计算全反射临界角： 光在棱镜表面的折射角： 相应的最大入射角： SM平行于BC 沃拉斯顿棱镜 它也是由两方解石直角棱镜胶合而成，自然光可得两束分开的线偏振光。 方解石 no ＞ ne ，光从棱镜1进入棱镜2时，o光变e光(光密→光疏)，e光变o光(光疏→光密)，前者折射角＞入射角，后者折射角＜入射角，二者分开。进入空气后均是由光密→光疏，∴ 得到进一步分开的二束线偏振光。 波 片 一块表面平行的单轴晶体，光轴与晶体表面平行，o光和 e 光沿同一方向传播，此晶片叫做波片。 光线垂直入射，进入晶体后，由于o光和 e 光速度不等，所以波面不重合，两者有一定的相位差： r —波片内某点离波片表面的距离 四分之一波片 若波片厚度为 d，两束光射出波片后，相位差： 波长不同，1/4波片的厚度也不同。 由于制造工艺的限制，通常制作的1/4波片厚度是上述厚度的奇数倍，则相位差对应为： 半波片 作用：使线偏振光振动面转过一个角度。 若线偏振光入射时，振动面与主截面夹角为? ，则出射光仍是线偏振光，只是振动方向从原来的方位转过2?角。 光轴 全波片 经过全波片的出射光比入射光的相位增加或减少了2π的整数倍，实际上没有改变位相差，也不改变偏振状态。 §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，任意一个场点的电矢量既改变它的大小，又以角速度ω匀速的转动它的方向。电矢量端点在垂直于波传播方向的平面内描绘出一个椭圆。 圆 偏 振 光：在光的传播方向上，任意一个场点的电矢量以角速度ω匀速的转动它的方向，但大小不变。电矢量端点在垂直于波传播方向的平面内描绘出一个圆。 椭圆偏振光和圆偏振光的描述 椭圆主轴的大小和取向与两列光波的振幅以及它们的相位差有关。 椭圆偏振光 定义：迎着光的传播方向观察 E矢量端点顺时针方向旋转——右旋椭圆偏振光 E矢量端点逆时针方向旋转——左旋椭圆偏振光 相位差为π/2的奇数倍——正椭圆偏振光 两束振动方向相互垂直、位相差π/2 、传播方向一致、且振幅相等的线偏振光叠加