哈工大大物课件 第19章 光的偏振

1、1 第第1919章章 光的偏振光的偏振 一、一、光的偏振状态光的偏振状态 只有横波有偏振现象，只有横波有偏振现象， 纵波无偏振问题纵波无偏振问题 通光方向通光方向 1.1.自然光自然光 一束自然光可分解为两束振动方一束自然光可分解为两束振动方 向相互垂直的、等幅的、不相干向相互垂直的、等幅的、不相干 (无固定相位关系无固定相位关系)的线偏振光的线偏振光 yx iii x y 坐标轴任意选择坐标轴任意选择 iii yx 2 1 2 2.2.线偏振光线偏振光 ez o 光波中的光矢量光波中的光矢量( )只沿单一方向振动的光只沿单一方向振动的光 e 平面偏振光平面偏振光 完全偏振光完全偏振光 振动面

2、振动面 在纸面内振动在纸面内振动 垂直纸面的振动垂直纸面的振动 线偏振光的表示线偏振光的表示 线偏振光的分解线偏振光的分解 coseexsinee y e x y o x e y e 初相相同初相相同(或差或差p p)的两线偏振光的两线偏振光 3.3.部分偏振光部分偏振光 本质上同自然光本质上同自然光 但显示出某个方向的振动较强些但显示出某个方向的振动较强些 分解分解 分量占优分量占优 分量占优分量占优 可看作线偏振光可看作线偏振光 与自然光的混合与自然光的混合 3 5.5.偏振度偏振度 minmax minmax ii ii p 线偏振光线偏振光1p 自然光自然光0p 部分偏振光部分偏振光1

3、0p 椭圆偏振光椭圆偏振光10p )cos(,)cos( 2211 taytax )(sin)cos( 2 12 2 12 21 2 2 2 2 1 2 aa xy a y a x = p p = 0 y x 仍仍 为为 线线 偏偏 振振 光光 椭圆偏振光椭圆偏振光 右旋右旋 左旋左旋 4 p 2 p 4 3p 4 5p 2 3p 4 7p 4.4.椭圆偏振光椭圆偏振光 偏振方向垂直、频率相同、相位差恒定的线偏振光的合成偏振方向垂直、频率相同、相位差恒定的线偏振光的合成 p0 pp2 0p 4 二、二、起偏起偏 检偏检偏 马吕斯定律马吕斯定律 1.从普通光源中获得偏振光从普通光源中获得偏振光

4、起偏起偏利用某种光学不对称性：物质的二向色性；光的反利用某种光学不对称性：物质的二向色性；光的反 射和折射；光在晶体上的双折射；光的散射射和折射；光在晶体上的双折射；光的散射 偏振片偏振片 只让某一方向的光振动通过的光学元件只让某一方向的光振动通过的光学元件 偏振片偏振片 自然光自然光 线偏振光线偏振光 0 i i 0 2 1 ii 2.2.马吕斯定律马吕斯定律 0 i ？ i 偏振化方向偏振化方向 偏振片偏振片 cos 0 aax 2 0cos ii 偏振化方向；偏振化方向；p x 0 a p y y a x a 5 例：橱窗设计例：橱窗设计 立体电影立体电影 三、检偏三、检偏 两个偏振片正

5、交，自然光入射，出射光如何？两个偏振片正交，自然光入射，出射光如何？ 1 p 2 p 6 2 21 cosii 3 p 1 p 0 i 0 i 1 i 3 p 2 p 1 p 2 i 3 i 2 p 3 p 1 p 10 1 2 ii 20 cos 2 i 在两块正交偏振片在两块正交偏振片 之间插入另一块偏振片之间插入另一块偏振片 ， 光强为光强为 的自然光垂直入射于偏振片的自然光垂直入射于偏振片 ，讨论转动，讨论转动 透过透过 的光强的光强 与转角的关系与转角的关系 .i 31 p,p 2 p 2 p 3 p 0 i 1 p 讨论讨论 2 32 cos () 2 ii 2222 3200 1

6、1 sincossinsin 2 28 iiii 若若 在在 间变化，间变化， 如何变化如何变化？ 20 3 i 3 3 0,0 22 i 0 3 3 5 7 , 44448 i i 7 1 s 2 s s 讨论讨论 如图的装置如图的装置 为偏振片，为偏振片， 问下列四种情况，屏上有无干涉条纹？问下列四种情况，屏上有无干涉条纹？ pp,p,p 21 1 p 2 p p p 45 1）去掉）去掉 保留保留 2）去掉）去掉 保留保留 3）去掉）去掉 保留保留 4） 都保留都保留 . pp, 21 p,p p 21 p,pp, 21 p,p,pp pp,p,p 21 无（两振动互相垂直）无（两振动互

7、相垂直） 无（两振动互相垂直）无（两振动互相垂直） 无（无恒定相位差）无（无恒定相位差） 有有 2 p 1 p p 2 p 1 p 2 p 1 p p p2 p 1 p p2 p 1 p p p 8 三三 反射折射起偏反射折射起偏 布鲁斯特定律布鲁斯特定律 2 n 1 n 布儒斯特定律布儒斯特定律 入射角满足入射角满足 时时 1 2 0 n n iarctg 反射光是线偏振光，振动垂直入射面反射光是线偏振光，振动垂直入射面 2 n 1 n 0 i 0 r 0 i布儒斯特角布儒斯特角起偏角起偏角 由折射定律由折射定律 2 00 ri 自然光沿折射线由自然光沿折射线由n2射入射入 n1，如何？，如

8、何？ 用玻璃片堆起偏用玻璃片堆起偏 i 9 0 i 0 i 0 i i i i 讨论讨论 讨论下列光线的反射和折射（讨论下列光线的反射和折射（起偏角起偏角 ）. 0 i 10 四、四、双折射现象双折射现象 1.双折射晶体双折射晶体 入射光入射光 o光光 e光光 o光光 服从折射定律，寻常光，服从折射定律，寻常光， e 光光不服从折射定律，非常光，不服从折射定律，非常光， 二者均为线偏振光二者均为线偏振光 方解石晶体方解石晶体（caco3） e光折射线不一定在入射面内光折射线不一定在入射面内 11 光轴光轴晶体内的一个特殊方向，晶体内的一个特殊方向， 在此方向上不发生双折射在此方向上不发生双折射

9、 光轴在晶体内光轴在晶体内 光轴是一个方向光轴是一个方向 分类：分类： 双轴晶体双轴晶体 单轴晶体单轴晶体 方解石（冰洲石）方解石（冰洲石） 石英石英 红宝石红宝石 云母云母 蓝宝石蓝宝石 硫磺硫磺 方解石晶体方解石晶体 0 102 0 102 0 102 0 78 0 78 光轴方向光轴方向 0 71 磨光，可得到与光轴垂直的表面磨光，可得到与光轴垂直的表面 a b 12 主截面主截面 光轴与晶体表面的法线构成的平面光轴与晶体表面的法线构成的平面 主平面主平面 晶体中光线与光轴方向构成的平面晶体中光线与光轴方向构成的平面 振动方向垂直振动方向垂直o光主平面光主平面 振动方向平行振动方向平行e

10、 光主平面光主平面 一组相互平行的平面一组相互平行的平面 振动方向垂直振动方向垂直光轴光轴 o光光 e光光 服从折射定律服从折射定律线偏振光线偏振光 不服从折射定律不服从折射定律线偏振光线偏振光 振动方向与振动方向与光轴夹角光轴夹角与传播有关与传播有关 光轴光轴 方解石方解石 o 71 e光光 o光光 o光光主平面与主平面与e光主光主 平面平面并不一定重合并不一定重合 当入射面与某个主截面重当入射面与某个主截面重 合时，合时，o光主平面、光主平面、e 光主平光主平 面都在主截面内，面都在主截面内，o光和光和e光光 振动方向严格垂直振动方向严格垂直 13 2.惠更斯原理对双折射的描述惠更斯原理对

11、双折射的描述 光的传播速度取决于光光的传播速度取决于光矢量振动方向与晶体光轴的夹角矢量振动方向与晶体光轴的夹角 o光：光： o o c n v no o ， ，ne 称为称为 晶体的主折射率晶体的主折射率 正晶体：正晶体：ne no负晶体：负晶体：ne no vo t ve t 光轴光轴 点波源点波源 点波源点波源 vo t ve t 光轴光轴 e v v c ne e e光：光： oo nv (ve vo) 如：石英、冰如：石英、冰 如：方解石、红宝石如：方解石、红宝石 vo t 光轴光轴 光轴光轴 ve t vo t 14 惠更斯作图法惠更斯作图法( (负晶体为例负晶体为例) ) 光轴光轴

12、 界面，自然光正入射界面，自然光正入射 光轴光轴 自然光自然光 o光光 e光光 e 光的速度等于光的速度等于o光速度光速度 光轴光轴 界面，自然光正入射界面，自然光正入射 光轴光轴 自然光自然光 o光光 e光光 e 光的速度大于光的速度大于o 光速度光速度 光轴光轴 界面，自然光界面，自然光斜入射斜入射 光轴光轴 o光光 e光光 光轴光轴与界面斜交，自然光与界面斜交，自然光斜入射斜入射 波射线波射线 波法线波法线 15 3.晶体偏振器件晶体偏振器件 自然光自然光 尼克耳棱镜尼克耳棱镜 6584. 1 o n4864. 1 e n55. 1 c n 玻璃玻璃 n=1.655 方解石方解石 光轴光

13、轴 格兰格兰汤姆孙棱镜汤姆孙棱镜 6584. 1 o n4864. 1 e n655. 1 c n o 68 o 48 e 光光 o 光光 光轴光轴 16 沃拉斯顿棱镜沃拉斯顿棱镜 两个由方解石制成的两个由方解石制成的 直角棱镜胶合而成直角棱镜胶合而成 五、五、晶体波片晶体波片 晶体薄片，光轴平行于晶体薄片，光轴平行于薄片薄片表面表面 光轴光轴 方向方向 自然光自然光 o光光 e光光 d 负晶体负晶体 dnn eo )(dnn eo )( 2 p 光线正入射光线正入射 cosaaesinaao 两束光出现固定的相位差两束光出现固定的相位差振动合成振动合成 线偏振光线偏振光椭圆偏振光椭圆偏振光

14、椭圆偏椭圆偏 振光振光线偏振光线偏振光 光轴光轴 d z x y a e a o a 光轴光轴 光轴光轴 6584. 1 o n 4864. 1 e n 17 4 1 )(dnn eo 2 )( 2p p dnn eo 波片 4 1 2 1 )(dnn eo p p dnn eo )( 2 波片 2 1 全波片dnn eo )(p p 2)( 2 dnn eo 线偏振光线偏振光椭圆偏振光椭圆偏振光 ? 椭圆偏振光椭圆偏振光 线偏振光线偏振光椭圆偏振光椭圆偏振光 2 p 2 p 线偏振光线偏振光 椭圆偏振光椭圆偏振光 光轴平行椭圆的长轴或短轴光轴平行椭圆的长轴或短轴 光轴光轴 光轴光轴 入 a

15、线偏振光的振动面转过线偏振光的振动面转过2 角角 线偏振光线偏振光 光轴光轴 d z x y a e a o a 18 光偏振状态的检验光偏振状态的检验 第一步：用偏振片第一步：用偏振片 线偏振光，自然光，圆偏振光，部分偏振光，椭圆偏振光线偏振光，自然光，圆偏振光，部分偏振光，椭圆偏振光 偏振片偏振片( (转动转动) ) 线偏振光线偏振光 i 变、有消光变、有消光 圆偏振光圆偏振光 自然光自然光 i 不变不变 部分偏振光部分偏振光 i 变、无消光变、无消光 椭圆偏振光椭圆偏振光 第二步：第二步：再用再用1/4波片波片 + 偏振片偏振片 四四 分分 之之 一一 波波 片片 偏振片偏振片( (转动

16、转动) ) 自然光自然光 圆偏振光圆偏振光 自然光自然光i 不变不变 线偏振光线偏振光 有消光有消光 椭圆偏振光椭圆偏振光线偏振光线偏振光*有消光有消光 部分偏振光部分偏振光 部分偏振光部分偏振光i 变变 无消光无消光 19 第一步第一步 第二步第二步 令入射光通过偏振片令入射光通过偏振片i ， 改变改变 i 的偏振方向，观的偏振方向，观 察透射光强变化。察透射光强变化。 观察现象观察现象 观察现象观察现象 结论结论 结论结论 有消光有消光 线偏振光线偏振光 有消光有消光 圆偏振光圆偏振光 无消光无消光 自然光自然光 强度无变化强度无变化 自然光或圆偏振光自然光或圆偏振光 a. 令入射光依次通

17、过令入射光依次通过 四分之一四分之一 波片和偏振波片和偏振 片片ii，改变，改变 ii的透振方的透振方 向向p2，观察透光强度变，观察透光强度变 化化。 有消光有消光无消光无消光 椭圆偏振光椭圆偏振光 部分偏振光部分偏振光 强度有变化，但无消光强度有变化，但无消光 部分偏振光或椭圆偏振光部分偏振光或椭圆偏振光 b. 四分之一波片的光四分之一波片的光 轴方向必须与光强度轴方向必须与光强度 最大的方向相一致。最大的方向相一致。 i 1 p 4 2 p ii 4 ii 2 p 20 例：用自然光源以及起偏器和检偏器各一件，如何鉴别下列三例：用自然光源以及起偏器和检偏器各一件，如何鉴别下列三 种透明片

18、：偏振片，半波片和种透明片：偏振片，半波片和 1/4 波片。波片。 n x （1） （1） 先鉴别出偏振片：如图（先鉴别出偏振片：如图（1）放置。）放置。 绕轴旋转绕轴旋转n，若转到某一角度无光透出，若转到某一角度无光透出， 则则 x 为偏振片。为偏振片。 （2） 在余下两片中鉴别出在余下两片中鉴别出1 / 2 波片波片 如图放置。自然光经起偏器如图放置。自然光经起偏器 m后后 成为线偏振光。设该线偏振光的成为线偏振光。设该线偏振光的 振动方向与波片振动方向与波片 x的光轴夹角为的光轴夹角为， 半波片使入射线偏振光变为振动方半波片使入射线偏振光变为振动方 向转过向转过2的出射线偏振光。的出射线

19、偏振光。 因此，当因此，当 x绕轴转到不同位置时，皆在绕轴转动到某一位绕轴转到不同位置时，皆在绕轴转动到某一位 置时，无光从置时，无光从n透出，则透出，则 x为半波片。为半波片。 解：解： m, n 为已知的起偏器和检偏器，为已知的起偏器和检偏器，x为待检片。为待检片。 另一个为另一个为 1/4 波片。波片。 m x n p1 e o 21 六、六、偏振光的干涉偏振光的干涉 1.1.典型装置典型装置 甲区：甲区：线偏振光，线偏振光， 振幅振幅a1， ，光强 光强 01 2 1 ii 乙区：乙区：dnn eoc )( 2 p 1 p 1 a 光轴光轴 方向方向 o光光 e光光 d 1 i 线偏振

20、光线偏振光 单色单色 自然光自然光i0 1 p 2 p c 光轴光轴 d ? 甲区甲区 丙区丙区 乙区乙区 o a e a sin 1 aaocos 1 aae 两束线偏振光两束线偏振光 一束椭圆偏振光一束椭圆偏振光 c 2 p 丙区：丙区： e a2 o a2 cossincos 12 aaa oo cossinsin 12 aaa ee p p p dnn eoc )( 2 e cos2 22 2 2 2 2oeo aaaaa 2 sin2sin 2 122 0 ii o a2 与晶体种类、波长、波片厚度有关与晶体种类、波长、波片厚度有关 22 , 1 p 1 a o a e a 2 p

21、e a2 o a2 d 单色单色 自然光自然光i0 1 p 2 p c 光轴光轴 甲区甲区 丙区丙区 乙区乙区 若若p1与与p2平行平行 2 12 sinsinaaa oo 2 12 coscosaaa ee dnn eoc )( 2 p 无附加相位差无附加相位差 coeoe aaaaacos2 22 2 2 2 2 若晶体种类、波长确定若晶体种类、波长确定 “等厚干涉等厚干涉” 2.2.色偏振色偏振dnn eoc )( 2 p 若白光入射：若白光入射：有的波长干涉相消，有的波长干涉相消， 有的波长干涉相长，屏上呈现出一有的波长干涉相长，屏上呈现出一 定的色彩，这种现象叫色偏振定的色彩，这种现

22、象叫色偏振 检验材料有无双折射效应检验材料有无双折射效应 分析物质内部的某些结构分析物质内部的某些结构偏光显微术偏光显微术 23 例：一块厚例：一块厚0.025mm的方解石晶片，表面与光轴平行并放置在两的方解石晶片，表面与光轴平行并放置在两 个正交偏振片之间，晶片的光轴与两偏振片的偏振化方向均个正交偏振片之间，晶片的光轴与两偏振片的偏振化方向均 成成450角。用白光垂直入射到第一块偏振片上角。用白光垂直入射到第一块偏振片上, 从第二块偏振从第二块偏振 片出射的光线中，缺少了那些波长的光。片出射的光线中，缺少了那些波长的光。(假定假定 为常数）为常数） ,6584. 1 o n 4864. 1

23、e n 解：解： d 1 p 2 p c 光轴光轴 dnn eoc )( 2 p p p p p p dnn eo )( 2 1 p 1 a o a e a 2 p e a2 o a2 0 45 相干相消相干相消p p )12( k k dnn eo )( 缺少的波长缺少的波长 10, 9, 8, 7, 6 k nm430,478,538,614,717 若两偏振片平行呢？若两偏振片平行呢？ 24 本章重点：本章重点：马吕斯定律和布儒斯特定律的应用马吕斯定律和布儒斯特定律的应用 晶体双折射晶体双折射 主要涉及的问题主要涉及的问题 (1) 马吕斯定律和布儒斯特定律的应用马吕斯定律和布儒斯特定律的

24、应用 (2) 获得偏振光的方法获得偏振光的方法 (3) 偏振光的检验偏振光的检验 (4) 惠更斯作图法惠更斯作图法 25 例：一束光是自然光与线偏振光的混合，当它通过一偏振片时，例：一束光是自然光与线偏振光的混合，当它通过一偏振片时， 透射光的强度取决于偏振片的取向，可以变化透射光的强度取决于偏振片的取向，可以变化5倍。求入射倍。求入射 光中两种光的强度各占总入射光强度的比例。光中两种光的强度各占总入射光强度的比例。 解：解： 线偏振光线偏振光 01 xii 自然光自然光 02 )1(ixi 12max 2 1 iii 2min 2 1 ii 3 2 x 26 例、例、如图所示。已知如图所示。

25、已知n水 水=1. 333, n介质介质=1.681，若使 ，若使水面和介质水面和介质 板表面的反射光均为线偏振光板表面的反射光均为线偏振光。试求：试求： 应取多大？应取多大？ a i2 b o i1 空气空气 水水 介质板介质板 只有只有i1和和 i2都是布儒斯特角，都是布儒斯特角， 才可使反射光均为线偏光。才可使反射光均为线偏光。 tan i1= n水 水 / n空气空气 = 1. 33 tan i2= n介质 介质 / n水水 = 1.681 / 1. 33 在三角形在三角形abo中：中： 即：即： 1 2 i p 2 22 i pp p 22112 110 22 1.681 tan1.

26、333tan14.71 1.3332 iiiii pp p 27 例：单色光源例：单色光源s位于凸透镜位于凸透镜c的焦点上，的焦点上，p为偏振片，为偏振片，l为四分之一波片，其光为四分之一波片，其光 轴与轴与p的偏振化方向成的偏振化方向成 角，角，mm为反射镜。为反射镜。若入射到偏振片的光强为若入射到偏振片的光强为i0, 求求 经过各光学元件后，光返回到透镜时的强度经过各光学元件后，光返回到透镜时的强度i。( (不计吸收、散射等损耗不计吸收、散射等损耗) ) p c 光轴光轴 s l 0 i i m 解：解： 1 i 01 2 1 ii 2 i 12 ii 线偏振光线偏振光 椭圆偏振光椭圆偏振

27、光 3 i 23 ii椭圆偏振光椭圆偏振光 4 i 34 ii线偏振光线偏振光 )2(cos 2 2 0 i i 光轴光轴 p a a p p 0 2 p xy 半波损失半波损失 0 22 pp xy x y x y 28 19.7 人工双折射人工双折射 人为地造成各向异性，而产生双折射。人为地造成各向异性，而产生双折射。 一一. 光弹效应光弹效应（photoelastic effect） 应力应力各向异性各向异性 s f knn oe 在一定应力范围内：在一定应力范围内： 光弹效应也叫光弹效应也叫应力双折射效应。应力双折射效应。 v 各向不同各向不同 n各向不同各向不同 f f p1p2 d

28、 s 干涉干涉 有机玻璃有机玻璃 c 29 2 2 s fdk nn d oe 各处各处 不同不同各处各处 不同不同出现干涉条纹，出现干涉条纹， s f 演示演示 模模 型型 的的 光光 弹弹 图图 象象 吊吊 钩钩 的的 光光 弹弹 图图 象象 变变 变变干涉情况变。干涉情况变。 s f （kg032） 应力双折射应力双折射 30 二二. 电光效应电光效应（electro optic effect） 电光效应电光效应也叫也叫电致双折射效应。电致双折射效应。 1.克尔效应克尔效应 （kerr effect） （1875年）年） 45 p2 盒内充某种液体，如硝基苯（盒内充某种液体，如硝基苯（c

29、6h5no2） l + - 克尔盒克尔盒 d p1 45 不加电场不加电场液体各向同性液体各向同性p2不透光；不透光； 加电场加电场液体呈单轴晶体性质，液体呈单轴晶体性质， 光轴平行电场强度光轴平行电场强度 p2透光。透光。e 31 2 2 2 d u kkenn oe 二次电光效应二次电光效应 k 克尔常数，克尔常数，u 电压电压 克尔效应引起的相位差为：克尔效应引起的相位差为： 2 2 2 d ku llnn oek 则产生则产生 2218 v/m1044. 1 k硝基苯硝基苯， ，若 若 l = 3cm， d = 0.8cm，对 对 = 600nm的黄光，的黄光， 时，时， k 克尔盒相

30、当半波片，克尔盒相当半波片， p2透光最强 透光最强 。 v102 4 u 。时的电压时的电压 k= p p 32 可作为可作为光开关光开关（响应时间（响应时间 10 9s），）， 克尔盒的应用：克尔盒的应用： 克尔盒的缺点：克尔盒的缺点： 和加数万伏的高电压，和加数万伏的高电压， 用于高速摄影、用于高速摄影、激光通讯、激光通讯、光速测距、光速测距、 脉冲激光系统（作为脉冲激光系统（作为q开关）开关） 硝基苯有毒，硝基苯有毒，需要极高的纯度需要极高的纯度 故现在很少用。故现在很少用。 易爆炸，易爆炸， 33 2. 泡克尔斯效应泡克尔斯效应（pockels effect）（1893年）年） 。

31、电光晶体电光晶体 + 。 - p1p2kk 泡克尔斯盒泡克尔斯盒 光传播方向与电场平行，光传播方向与电场平行， ， 21 pp 电极电极k和和 k透明，透明， 晶体是单轴晶体，晶体是单轴晶体， 不加电场不加电场 p2 不透光。不透光。 加电场加电场晶体变双轴晶体晶体变双轴晶体 了双折射效应了双折射效应 原光轴方向附加原光轴方向附加 p2 透光。透光。 光轴沿光轴沿 光传播方向。光传播方向。 34 no o光在晶体中的折射率；光在晶体中的折射率； 泡克尔斯效应引起的相位差：泡克尔斯效应引起的相位差： runo p 3 2 p p 线性电光效应线性电光效应 r 电光常数；电光常数； 时，时，p2透

32、光最强。透光最强。 p kh2po4（kdp）、）、nh4h2po4（adp）等等 对对 = 546nm的绿光，的绿光， 如如kdp no =1.51， ，m/v106 .10 12 r 时时， p 。v106 . 7 3 u u 电压。电压。 激光调激光调q， 超高速开关（响应时间小于超高速开关（响应时间小于10 9s），）， 数据处理数据处理显示技术，显示技术， 应用：应用： 单晶都具有线性电光效应。单晶都具有线性电光效应。 35 后空翻动作后空翻动作 高速摄影图片：高速摄影图片： 击高尔夫球的动作击高尔夫球的动作 36 牛牛 奶奶 滴滴 向向 盘盘 中中 的的 牛牛 奶奶 37 子弹射穿

33、苹果的瞬间子弹射穿苹果的瞬间 38 39 40 41 42 19.8 旋光现象旋光现象 一一. 物质的旋光性物质的旋光性（optical activity） 除石英外，氯酸钠、乳酸、松节油、糖的除石英外，氯酸钠、乳酸、松节油、糖的 旋光物质旋光物质 a 旋光率旋光率 l la 1811年，法国物理学家年，法国物理学家阿喇果阿喇果（arago） 其振动面能发生旋转，其振动面能发生旋转， 发现，发现，线偏振光沿光轴方向通过石英晶体时，线偏振光沿光轴方向通过石英晶体时， 这称为这称为旋光现象。旋光现象。 光轴光轴 水溶液等也都具有水溶液等也都具有旋光性。旋光性。 演示演示石英晶体的旋光现象石英晶体的

34、旋光现象（ （kg026） 43 二二. 菲涅耳对旋光性的解释菲涅耳对旋光性的解释 线偏振光可看作是同频率、等振幅、有确定线偏振光可看作是同频率、等振幅、有确定 相位差的左相位差的左(l)、右、右(r)旋圆偏振光的合成。旋圆偏振光的合成。 实验表明，旋光率实验表明，旋光率 a 与旋光物质和入射波与旋光物质和入射波 长有关，长有关， 对于溶液，还和旋光物质的浓度有关。对于溶液，还和旋光物质的浓度有关。 石英对石英对 = 589nm的黄光，的黄光，a = 21.75 /mm； 而对而对 = 408nm的紫光，的紫光，a = 48.9 /mm 。 同一种物质也可以有同一种物质也可以有左旋体左旋体和和右旋体，右旋体， 物质的旋光性是和物质原子排列结构有关的，物质的旋光性是和物质原子排列结构有关的， 原子排列互为镜像对称，原子排列互为镜像对称， 它们的它们的 称为称为同分异构体。同分异构体。 44 rlrl nn vv 光通过旋光物质后，初相位光通过旋光物质后，初相位 e eler o 在出射面上：在出射面上： ， 02 lnr r 。 02 lnl l lr 则则 ），即即（设设 rllr nnvv 设入射时设入射时l、r初相为初相为0