哈尔滨工程大学-光学（波动课件）5.ppt

*电磁场边值关系 问题（2）：当n1n2时，tp=ts1,是否违背光能流守恒？关于这个问题我们引进光强反射率和透射率，及光功率反射率和透射率 ?光强反射率和透射率 光强I=nE02， 光强反射率和透射率： 辐射光强： 所以： 自然光： - + - + y x z ? ? ? ? 线偏振光散射光偏振： 自然光散射偏振： z x ? p y 入射自然光 ? B 散射光 (部分偏振光) 散射光 (线偏振光) 散射光 (自然光) 太阳光本身并不是偏振光，但当它穿过大气层，受到大气分子或尘埃等颗粒的散射后，便变成了部分偏振光。根据天空偏振光的图形，就可以确定太阳的位置。蜜蜂的偏光导航仪是在头部的复眼中。它的复眼是由6300只小眼组成的，每只小眼里有8个作辐射状排列的感光细胞，蜜蜂就是靠这些小眼来感受天空偏振光的。 *散射光偏振和导航 通过动态光散射的方法可以测量大分子和胶体粒子的流体力学半径分布情况；通过静态光散射的方法可测量高聚物的重均分子量MW(weight averaged molecular mass) ，均方根旋转半径Rg（radius of gyration）和第二维里系数A2(second osmotic virial coefficient)。该仪器可测粒子大小为几个nm至1μm，并具有不破坏体系原有状态的特征，因此在高分子与胶体化学，材料科学，生命科学等方面都得到广泛应用。 *散射在化学中的应用： 双折射现象 化学成分: AL2O3，三氧化二铝 结晶晶系: 三方晶系 晶体形状: 六方双锥和菱面体加六方柱 物理性质: 摩氏硬度计9:级（仅次于钻石） 比重: 4.00左右 折射率: 1.762 - 1.770 双折射率: 0.008 化学成份： 氧化铝铍(Beryllium Aluminate, BeAl2O4) 晶系： 多是Orthorhombic Twin 晶系；三个晶系孪生，产生一种六方对称的外貌 硬度： 8.5 (仅次于红、蓝宝) 比重： 3.71 透明度： 高至不透明 折射率： 1.74 至 1.75 双折射： 0.009 红宝石（含铬或铁) 猫眼石 宝石和双折射：从不同的方向看双折射的宝石，有机会看到不同深浅的颜色，甚至不同颜色。切磨专家在选择宝石的「台面方向」时，要顾及其不同的色泽，选择颜色最美丽的方向作为台面。 e o o光（寻常光）——遵守折射定律 e光（非常光）——不遵守折射定律 所谓o光和e光，只在双折射晶体的内部才有意义，射出晶体以后，就无所谓o光和e光了。 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。 双折射光的偏振特点 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. 78o 102o 光轴 天然方解石晶体是一六面棱体,每一面都是菱形,大角约为102o, 小角约为78o. 六面体中有两个相对的分别由三个钝角围成的顶角, 连接这两个顶角, 与连线平行的方向既是方解石光轴的方向. 单轴晶体：只有一个光轴(如方解石、石英)的晶体 双轴晶体：有两个光轴(如云母、硫磺)的晶体 主截面：光轴和晶体表面光入射点的法线组成的平面。 法线 o光 e光 光轴 主平面：晶体中光（o光或e光）的传播方向与晶体光 轴构成的平面。 e光 光轴 e光的 主平面 o光 光轴 o光的 主平面 · · · · o光的振动方向垂直于o光的主平面； e光的振动方向平行于e光的主平面。 当o光和e光的主平面相互平行时,两光的振动互相垂直. 说明：当入射面和主截面重合一致时，e光的偏折依然在入射面内；当入射面和主截面不一致时，则e光射线就可能不在入射面内。o光的偏折总在入射面内。 寻常光（o光）： (1) 是振动面垂直与自己的主平面的线偏振光; (2) 符合折射定律和反射定律; (3) 沿各个方向折射率相同(no), 传播速度相同. 非常光(e光): 是振动面平行于自己的主平面的线偏振光; 一般不符合折射定律,在垂直于光轴的方向传播时符合折射定律. 沿不同的方向折射率不同, 传播速度不同.沿光轴的方向折射率和速度为no与o光相同.沿垂直于光轴的方向的折射率称为ne. no 和ne成为晶体的主折射率。 晶体可分为正晶和负晶. ne?no的晶体, 叫做正晶体. 如石英. ne ? no的晶体, 叫做负晶体. 如方解石. 光在晶中体波面 光轴 e o e o ⊙ 光轴 O-xyz是方解石晶体内的三维坐标, t=0时刻自原点发出的光振动, 在t=t时刻, o光振动传到以v0t为半径的球面上. 因此 ,o光的波面图是球面. e光波面图是长轴为vet, 短轴为vot, 在光轴方向上外切球面的椭球面. 负晶体 正晶体 e 光轴 e