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1 5-10 偏振光的干涉 ----干涉色(Interference colors) 1. 偏振光干涉实验 一个线偏振光入射到波片（晶片）内，产生的o光和e光满足前两个条件， 但是由于相互垂直而不能干涉。 2 合成光振动的振幅: 3 y(慢轴） 两个垂直振动分量的光波通过偏振片P2，则透射光的振动是两个垂直振动在透射轴方向的投影分量 的迭加 透射轴 P1 晶片 x(快轴) 自然光 4 iii. 快光和慢光在第二个偏振片P2 的透射轴方向上分别投影; 5 Y(慢) X(快) a A慢=A1sina A快=A1cosa 偏振片P1 A1 O P2 透射方向上的两个投影分量迭加后的合振幅： 6 P2 b Y(慢) X(快) a P1 A1 O A快=A1cosa A慢=A1sina 7 因此，将各向异性材料夹在两偏振片间成为三明治式的构造，用自然光照射，可以观察到偏振光的干涉 图示：光轴平行于晶体表面时的偏振光干涉 8 2. 偏振光干涉的规律 P1 A1 O 单色光通过偏振片P1后在透射轴方向上振动的振幅表示为： Y(慢) X(快) a A1sina A1cosa 9 P2 b Y(慢) X(快) a A1sina A1cosa P1 A1 O 通过偏振片P2后光波的振动振幅： 通过偏振片P2后的强度： 10 11 P1 || P2： P1 ⊥ P2： 偏振光干涉强度： 12 干涉色： 13 图示：干涉色及互补色 上图：未放检偏器 下图：两个检偏器偏振方向相互垂直 14 图示：干涉色及互补色演示 15 5-10 旋光性(Optical activity) 1、旋光现象 在双折射晶体中，沿光轴传播时，不发生双折射，但对某些晶体（如石英）和一些溶液（如糖溶液）会发生另一种现象 线偏振光的振动方向旋转-----旋光 旋光现象 旋光演示 16 实验发现，直线偏振光通过旋光物质时，光振动旋转的角度与通过的距离成正比： ：旋光系数，与波长、材料性质（如溶液浓度）有关 石英： 17 溶液浓度不同---旋转角度不同 浓度测量 旋光演示 d q 18 夹在两偏振片中间时，白光入射，透射光偏色 --- 旋光色散 波长不同---旋转角度不同 19 左旋物质：迎光看时，振动方向左旋， 右旋物质：迎光观察，振动方向右旋（顺时针）， 如 葡萄糖溶液、 DNA、 RNA 如：果糖溶液、组成人体蛋白质的氨基酸 20 石英既有左旋石英，也有右旋石英； 两者旋光手性相反，物质结构彼此镜像对称。 旋光异构现象 21 2、旋光现象的解释 Fresnel 假设： （2）右旋物质中的右旋光速度快，左旋 物质中的左旋光速度快-----圆双折射； （3）通过物质后，两圆偏振光合成的直线 偏振光的振动方向发生旋转。 （1）线偏振光可分解成左旋圆偏光和右旋圆偏振光的叠加； 22 例、证明：一个线偏振光可等价为两个圆偏振光的合成。 23 在旋光物质中，左旋圆偏光和右旋圆偏光的传播速度分别为 VL 和 VR, 折射率分别为nL 和 nR，则在物质中传播到 z = z2 处时(令 z2-z1= d ): 24 VL VR, nL nR q 0 左旋物质： 右旋物质： VL VR, nL nR q 0 25 左 右 右 线偏振光 右旋圆偏振光 左旋圆偏振光 菲涅耳旋光理论的实验验证 26 糖溶液的旋光 旋光演示 27 左右旋圆偏振光叠加原理的应用* －－ 非均匀偏振光束的产生 28 线偏振光 x z y v 椭圆偏振光 z x y v 径向偏振光 均匀偏振光 非均匀偏振光 v 径向 偏振光演示 29 偏振状态 柱对称偏振光束 不用检偏器 通过检偏器 30 柱对称偏振光束 31 两种柱对称偏振模式共存的光束 偏振状态 不用检偏器 通过检偏器 32 更复杂的双模光束 33 非柱对称的偏振光束 34 焦平面光场分布 入射光的偏振态 非均匀偏振光束的聚焦 35 Xi-Lin Wang, Jianping Ding ……, “Generation of arbitrary vector beams …” Optics Letters, Vol.32(24), Dec.15, 2007