光的偏振与波片.ppt

(3)利用双折射产生偏振方解石一束光入射到各向异性的介质后出现两束折射光线的现象。（a）双折射现象折射率椭球各向同性介质中，光波偏振可沿任意方向各向异性介质中，光波只有2个特许的偏振方向xyDoEoEeDekSez第19页,共36页，2024年2月25日，星期天方解石晶体(冰洲石)（1）光轴是一特殊的方向,凡平行于此方向的直线均为光轴。（2）单轴晶体与双轴晶体。光轴78o102o78o102o说明?光轴方向其它方向，对某些晶体，(正晶体,石英),对另一些晶体(负晶体,方解石).光在晶体内某个特殊方向传播时，无双折射现象。（该方向称为晶体的光轴。）光轴光轴负晶体正晶体第20页,共36页，2024年2月25日，星期天顿隅方解石晶体(冰洲石)光轴78o102o78o102o第21页,共36页，2024年2月25日，星期天（b）双折射光的特性两束折射光皆为线偏振光。o光在入射面内，遵从折射定律。e光一般不在入射面内，且不遵从折射定律。?说明?o光晶体内沿各方向传播速度相同，e光则随折射方向而变化。寻常光与非寻常光（o光与e光）?o光e光?o光折射率不随方向变化,e光折射率随方向变化。第22页,共36页，2024年2月25日，星期天主平面晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面。光轴与o光构成的平面叫o光主平面。光轴与e光构成的平面叫e光主平面。?o光光轴o光的主平面··e光光轴e光的主平面o光光矢量垂直其主平面，e光光矢量在其主平面内。理论表明，当光轴在入射面内，两主平面重合，o、e光为相互完全垂直的线偏振光。一般情况下两主平面不完全重合，因而o、e光不完全垂直。光轴e光o光··第23页,共36页，2024年2月25日，星期天如果能够将o光和e光分开，就能获得偏振光。由此人们制造出了尼科耳棱镜（Nicolprism）。方解石晶体中的光轴方向与晶面成450。过光轴与晶面垂直的平面为方解石晶体的主截面制作尼科耳棱镜的步骤：①取长度为宽度三倍的优质方解石，对两端晶面进行打磨。②再过两顶点（这两顶点相邻的顶角均为钝角）作切割（切割面垂直于主截面）③用加拿大树胶将切割面重新粘合起来④用内壁涂黑的金属筒（上下底为开口）封装。（c）偏振棱镜a.偏振起偏棱镜第24页,共36页，2024年2月25日，星期天o光加拿大树胶光轴下面分析一下自然光入射后如何得到平面偏振光(1)入射角i1=220（方解石晶体对o光折射率no=1.658；沿折射方向对e光折射率ne=1.516），o光折射角r1o=130，e光折射角r1e=140；(2)入射到加拿大树胶（对入射光折射率n=1.55），o光入射角i2o＝770，发生全反射（临界角为i0＝700），最后从尼科尔棱镜侧壁射出被金属筒吸收；e光则不会发生全反射，最后从棱镜另一底面射出，为线偏振光。第25页,共36页，2024年2月25日，星期天两半棱镜光轴取向平行特点激光功率密度极高会破坏胶合层，入射光功率密度有限通光面积连续激光10W/cm2，脉冲激光104W/cm2抗损伤阈值稀缺贵重金属，通光面积5~20mm孔径角对于钠黄光，o光临界角69o若选棱镜低角71.5o，棱镜长宽比3:1，有效孔径7o若选棱镜低角81o，棱镜长宽比6.3:1，有效孔径40o增大孔径角，将要求增大棱镜长宽比，耗费更大晶体材料，提高成本第26页,共36页，2024年2月25日，星期天格兰－傅科棱镜胶合层空气层目的：提高抗损伤能力方法：要求：效果：连续激光100W/cm2，脉冲激光2×104W/cm2优点：适用紫外波段，能承受强光缺点：孔径角不大，对于632.8nm，棱镜长宽比0.83，孔径角8oe光在接近临界角的情况下通过方解石-空气界面，反射损耗大，透过率不高第27页,共36页，2024年2月25日，星期天b.偏振分束棱镜两半棱镜光轴取向垂直特点马普－赫斯棱镜优点：孔径角增大第一块棱镜第二块棱镜o光e光偏离棱镜法线e光o光靠近棱镜法线两束光夹角光线分束角随波长缓慢变化第28页,共36页，2024年2月25日，星期天高消光比，达10-5～10-4，传输损耗低优点通光面积不大，存在孔径角限制，造价昂贵第一块棱镜第二块棱镜o光o