在晶体中的传播.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * 第七章 光在晶体中的传播 Chap.7?Optical Propagation in Crystals 主讲人：李玲 教授 1)晶体 偏振片与马吕斯定律 某些双折射晶体（例如电气石）对于光振动垂直于光轴的线偏振光强烈吸收，对于光振动平行与光轴的线偏振光吸收很少（吸收o光，通过e光），这种对线偏振光的强烈的选择吸收性质，叫做二向色性． 光轴 ? ? ? 自然光 光轴 电气石的二向色性 ? ? ? 1.晶体光学器件 这种二向色性晶体叫做晶体偏振片。 自然光过偏振片后, 变为振动面平行于偏振片光轴(透振方向),强度为自然光一半线偏振光. 因此,偏振片可作为起偏器. 自然光 线偏光 线偏光 马吕斯定律： 当P1||P2,出射光强最强, 当P1?P2 , 出射光强为零. 我们称观察到的这种现象为 “两明两零”. P2称为检偏器. P1 P2 两个偏振片 应用实例：偏振相关光隔离器 θ0 正向入射光 第一偏振片 第二偏振片 法拉第旋光片 θ(λ) I IF B 反射光 2）尼科耳棱镜 (作用与偏振片同.) 方解石，负单晶 钠光自然光，平行入射 480 光轴 加拿大树胶,对钠黄光的折射率为1.55,介于方解石的no=1.658和ne=1.486之间. 涂黑 710 进入晶体发生双折射 O光全反射！被涂黑的界面吸收 线偏振光 680 特点： １．出射光只有一束线偏振光 ２．不适合紫外 3）格兰-汤普森棱镜和格兰-傅科棱镜 格兰—汤普森棱镜 线偏振光 单色自然光 ? ? 方解石 涂黑 加拿大树胶 光轴 格兰-汤普森棱镜原理图 缺点:不适用于紫外 o 1.658 ? ? 1.55 ? ? ? ? ? ? e ? e ? 1.486 1.55 1.486 ? ? ? 格兰-傅科棱镜 全内反射角：i0=37度, ie=42度 光轴 光轴 钠光自然光 线偏振光 ? ? 4）渥拉斯顿棱镜 ? 钠光自然光 ? ? ? 方解石 加拿大 树胶或其它 e ? ? ? o ? ? e o ? ? 光线２ 光线１ 光线１：no(1) ne(2) 　　　　远法线出射 光线2：ne(1)＜ no(2) 　　　近法线出射 ? ? ? no=1.658 1.55 ? ? 1.486 ? ne=1.486 1.55 1.658 e o 方解石制成的罗匈棱镜 玻璃和方解石制成的偏振器 钠光自然光 e ? ? ? o 钠光自然光 e ? ? o 5）波晶片 将单轴晶体切成的有一定厚度的晶体片，使其光轴平行于表面，叫做波片．当光垂直通过波片时，在波片内分解为o光e光，因在晶体内垂直于光轴传播，所以o光e光的传播速度不同，这样，传播到波片的后表面o光e光就有了附加的相位差． 方解石波片 波片产生的位相差与波片的厚度d、主折射率no和 ne有关． 光程差 o光e光的相位差为： (1)波长片(或?片) 当 即 时,称为波长片（全波片）. 当 即 时,称为二分之一波片. (3)四分之一波片 (或?/4片) 时,称为四分之一波长片. (2)二分之一波片(或?/2片) 1）光的偏振态 自然光 完全偏振光 线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光 部分偏振光 2.偏振光的获得与检验 2）完全偏振光的合成 Ax, Ay为两线偏振光的振幅, ?为两线偏振光在z=0平面的相位差。 它们决定了合成偏振光的偏振态。 下图是不同的相位差对应的偏振态 光在波片内被分解为o光和e光,经过波片后可以认为强度没有变化,但位相差发生变化,因此光过波片后可能要引起偏振态的变化. 辨别光过波片偏振态变化的步骤是: (1) 将入射光在波片的前表面分解为o光和e光,o光e光的振幅Ao,Ae和相位差 ?0 由入射光的偏振态来确定. Ae A Ao ? 光轴 d 3）偏振光的检验 Ae A Ao ? 光轴 d (2) o光e光过波片后振幅不变, 相位差变为????0??，其中?????no - ne?d ? ?，出射光的偏振态由Ao,Ae和相位差 ??来确定． 各种偏振光通过?/4波片偏振态的变化 入射光 ?/4片位置 出射光 线偏振 e轴或o轴与偏振方向一致 线偏振 线偏振 e轴o轴与偏振方向成450 圆偏振 线偏振 其它位置 正椭圆偏振 圆偏振 任何位置 线偏振 椭圆偏振 e轴o轴与椭圆主轴一致 线偏振 椭圆偏振 其它位置 椭圆偏振 判断方法：?=?入±?/2 Ae A Ao ? 光轴 d 用一片已知透振方向的偏振片和一片已知光轴方向的?/4波片可以将前面所讨论过的7种偏振态的光进行鉴别和检验,鉴别的方法列于下表中. 步骤一 步骤二 C P 光强变化 线偏振光 步 骤 1 操作