偏振光的产生检测和旋光现象ppt课件

1、第十三、四次课、偏振光的产生、第十三、四次课、偏振光的产生、检测和旋光景象检测和旋光景象 一、标量波和矢量波一、标量波和矢量波二、波的独立传播原理二、波的独立传播原理 三、光波的叠加原理和线性媒质三、光波的叠加原理和线性媒质四、两束同频振动方向平行的标量波的叠加四、两束同频振动方向平行的标量波的叠加五、两束同频振动方向垂直的标量波的叠加五、两束同频振动方向垂直的标量波的叠加一、偏振光的产生和检测一、偏振光的产生和检测二、旋光景象二、旋光景象 内容内容一、偏振光的产生和检测v1、线偏振光的产生、线偏振光的产生v (1)、由反射与折射产生线偏振光、由反射与折射产生线偏振光v (2)、由二向色性产生

2、线偏振光、由二向色性产生线偏振光v (3)、由双折射产生线偏振光、由双折射产生线偏振光v2、椭圆、椭圆(圆圆)偏振光的产生偏振光的产生v3、偏振光的检测、偏振光的检测1、线偏振光的产生、线偏振光的产生-(1)、由反射与折射产生偏振光、由反射与折射产生偏振光自然光在两种各向同性介质的分界面上反射和折射时，不但光自然光在两种各向同性介质的分界面上反射和折射时，不但光的传播方向要改动，而且光的偏振形状也要改动，所以反射光的传播方向要改动，而且光的偏振形状也要改动，所以反射光和折射光都是部分偏振光。和折射光都是部分偏振光。在普通情况下，反射光是以垂直于入射面的光振动在普通情况下，反射光是以垂直于入射面

3、的光振动(s光光)为主的为主的部分偏振光；折射光是以平行于入射面的光振动部分偏振光；折射光是以平行于入射面的光振动(p光光)为主的为主的部分偏振光。部分偏振光。n2n121intgn时，反射光中就只需垂直于入射面的光振动时，反射光中就只需垂直于入射面的光振动(s光光)，而，而没有平行于入射面的光振动没有平行于入射面的光振动(p光光)，这时反射光为线偏，这时反射光为线偏振光，而折射光仍为部分偏振光。振光，而折射光仍为部分偏振光。 这就是这就是Brewster定律。定律。 其中其中 叫做布儒斯特角或起偏角。以后用叫做布儒斯特角或起偏角。以后用 表示。表示。布儒斯特定律布儒斯特定律反射光的偏振化程度

4、与入射角有关。反射光的偏振化程度与入射角有关。1812年，布儒斯特由实验证明：假设光从折射率为年，布儒斯特由实验证明：假设光从折射率为n1的介质射向折射率为的介质射向折射率为n2的介质，当入射角的介质，当入射角 满足满足iiB这实验规律可用电磁场实际的菲涅耳公式解释。这实验规律可用电磁场实际的菲涅耳公式解释。n2n1BBv 称为布儒斯特角或起偏角v 折射光仍为部分偏振光v 入射角为 ， 反射光线垂直折射光线B实际实验阐明：反射所获得的线偏光仅占入射自然光总能量实际实验阐明：反射所获得的线偏光仅占入射自然光总能量的的(7.几几)%，而约占，而约占85%的垂直分量和全部平行分量都折射到的垂直分量和

5、全部平行分量都折射到玻璃中。玻璃中。可以利用玻璃片来获得线偏振光，只用一片玻璃的缺陷：可以利用玻璃片来获得线偏振光，只用一片玻璃的缺陷： 以布儒斯特角入射时，反射光虽为线偏振光，但强度太小以布儒斯特角入射时，反射光虽为线偏振光，但强度太小 透射光的强度虽大，但偏振度太小透射光的强度虽大，但偏振度太小为处理这个矛盾，让光经过由多片玻璃叠合而成的倾斜的片堆，并使入为处理这个矛盾，让光经过由多片玻璃叠合而成的倾斜的片堆，并使入射角等于布儒斯特角，经过多次的反射和折射，既能获得较高的偏振度，射角等于布儒斯特角，经过多次的反射和折射，既能获得较高的偏振度，光的强度也比较大。光的强度也比较大。B1.51.

6、51.51.01.01.01.01、线偏振光的产生、线偏振光的产生-(2)、由二向色性产生偏振光、由二向色性产生偏振光二向色性是指有些各向异性的晶体对于光的吸收身手除二向色性是指有些各向异性的晶体对于光的吸收身手除了随波长改动外，还随光矢量相对于晶体的方位而改动。了随波长改动外，还随光矢量相对于晶体的方位而改动。例：当振动方向相互垂直的两束线偏振白光经过晶体后例：当振动方向相互垂直的两束线偏振白光经过晶体后呈现出不同的颜色。呈现出不同的颜色。天然晶体中，电气石具有很强的二向色性。天然晶体中，电气石具有很强的二向色性。非偏振光非偏振光线偏振光线偏振光光轴光轴电气石晶片电气石晶片一些各向同性的介质

7、在遭到外界作用时也会产生各向异性，一些各向同性的介质在遭到外界作用时也会产生各向异性，并具有二向色性。并具有二向色性。利用该特性获取偏振光的器件叫做人造偏振片。利用该特性获取偏振光的器件叫做人造偏振片。H偏振片偏振片聚乙烯醇薄膜聚乙烯醇薄膜碘溶液碘溶液拉伸、烘干拉伸、烘干聚乙烯醇薄膜聚乙烯醇薄膜氯化氢中加热脱水氯化氢中加热脱水K偏振片偏振片极强的二向色性，光化学性稳定，强光照射不会褪色，但膜极强的二向色性，光化学性稳定，强光照射不会褪色，但膜片略变黑，透明度低片略变黑，透明度低偏振度高，透明度低，对各色可见光有选择吸收，可做得薄而偏振度高，透明度低，对各色可见光有选择吸收，可做得薄而大，价廉，

8、广泛运用大，价廉，广泛运用1、线偏振光的产生、线偏振光的产生-(3)、双折射晶体产生线偏振光、双折射晶体产生线偏振光在双折射晶体中内，自然光波被分解成光矢量相互正交的在双折射晶体中内，自然光波被分解成光矢量相互正交的线偏振光传播，把其中的一束光拦掉，便得到线偏振光。线偏振光传播，把其中的一束光拦掉，便得到线偏振光。1、 尼科耳棱镜尼科耳棱镜BCAD904868658. 1on486. 1en55. 1胶n 光光O光光e加拿大树胶加拿大树胶282、格兰、格兰-汤姆逊棱镜汤姆逊棱镜当光垂直于棱镜端面入射时，当光垂直于棱镜端面入射时， o o光和光和e e光均不发生偏折，在光均不发生偏折，在斜面上的

9、入射角等于棱镜斜面与直角面的夹角。斜面上的入射角等于棱镜斜面与直角面的夹角。制造时使胶合剂的折射率大于并接近制造时使胶合剂的折射率大于并接近e e光的折射率，但小于光的折射率，但小于o o光折射率，并选取棱镜斜面与直角面的夹角大于光折射率，并选取棱镜斜面与直角面的夹角大于o o光在胶合光在胶合面上的临界角，这样面上的临界角，这样o o光在胶合面上将发生全反射，并被棱光在胶合面上将发生全反射，并被棱镜直角面上的涂层吸收，而镜直角面上的涂层吸收，而e e光由于折射率几乎不变而无偏光由于折射率几乎不变而无偏折地从棱镜出射。折地从棱镜出射。 光轴光轴光轴光轴方解石方解石方解石方解石加拿大树胶加拿大树胶

10、o oe e吸收涂层吸收涂层i28 光轴光轴光轴光轴方解石方解石方解石方解石加拿大树胶加拿大树胶o oe e吸收涂层吸收涂层i28当入射光束不是平行光或平行光非正入射偏振棱镜时，棱镜当入射光束不是平行光或平行光非正入射偏振棱镜时，棱镜的全偏振将遭到限制。允许的角度约为的全偏振将遭到限制。允许的角度约为14当上偏角大于某一值时，当上偏角大于某一值时，o o光在胶层上的入射角小于临界角，光在胶层上的入射角小于临界角，不发生全反射而部分地透过棱镜；不发生全反射而部分地透过棱镜；当下偏角大于某一值时，当下偏角大于某一值时，e e光折射率增大与光折射率增大与o o光同时发生全反光同时发生全反射，没有光从

11、棱镜射出。射，没有光从棱镜射出。优点：对可见光透明度高，能产生完善的线偏振光优点：对可见光透明度高，能产生完善的线偏振光缺陷：不适于用于高度会聚或发散的光束，有效运用截面小，缺陷：不适于用于高度会聚或发散的光束，有效运用截面小，价钱昂贵价钱昂贵3、格兰、格兰-傅科棱镜傅科棱镜加拿大树胶对紫外吸收很大，且容易被大功率激光破坏。加拿大树胶对紫外吸收很大，且容易被大功率激光破坏。 光轴光轴光轴光轴方解石方解石方解石方解石空气层空气层o oe e吸收涂层吸收涂层i将加拿大树胶用空气薄层替代将加拿大树胶用空气薄层替代格兰格兰-傅科棱镜傅科棱镜适用于紫外波段，能接受强光的照射，防止树胶剧烈吸收紫适用于紫外

12、波段，能接受强光的照射，防止树胶剧烈吸收紫光的缺陷。这种透镜能透过光的缺陷。这种透镜能透过210nm的紫外光。的紫外光。允许的入射角度范围不大，大约允许的入射角度范围不大，大约15左右。左右。154*、 偏振分束棱镜偏振分束棱镜利用晶体的双折射，且光的折射角与光振动方向有关的原利用晶体的双折射，且光的折射角与光振动方向有关的原理，改动振动方向相互垂直的两束线偏振光的传播方向，理，改动振动方向相互垂直的两束线偏振光的传播方向，从而获得两束分开的线偏振光。从而获得两束分开的线偏振光。偏振分束棱镜也称为双像棱镜，常用于偏振光干涉系统。普偏振分束棱镜也称为双像棱镜，常用于偏振光干涉系统。普通采用方解石

13、或石英为资料，两半棱镜光轴取向相互垂直。通采用方解石或石英为资料，两半棱镜光轴取向相互垂直。q 渥拉斯顿棱镜渥拉斯顿棱镜q 洛匈洛匈(罗雄罗雄)棱镜棱镜1、渥拉斯顿棱镜、渥拉斯顿棱镜光从棱镜光从棱镜1进入棱镜进入棱镜2时，光轴转了时，光轴转了90度度 o光光(点点)变变e光光 光密光密光疏，偏离法线传播光疏，偏离法线传播 折射角入射角折射角入射角 e光光(短划短划)变变o光光 接近法线传播接近法线传播进入空气后进入空气后, ,均是由光密均是由光密光疏，光疏， 可得到进一步分开的二束线偏振光。可得到进一步分开的二束线偏振光。no (1.6584)ne(1.4864)平行自然光垂直入射到棱镜端面，

14、在棱平行自然光垂直入射到棱镜端面，在棱镜镜1内，内，o光、光、e光以不同速度沿同一方光以不同速度沿同一方向行进。向行进。e12方解石方解石方解石方解石 o2、洛匈棱镜、洛匈棱镜平行自然光垂直入射棱镜，光在平行自然光垂直入射棱镜，光在第一棱镜中沿着光轴方向传播，第一棱镜中沿着光轴方向传播，不产生双折射，不产生双折射，o o光、光、e e光都以光都以o o光速度沿同一方向行进。光速度沿同一方向行进。 进入第二棱镜后，光轴转过进入第二棱镜后，光轴转过90度，平行于图面振动的度，平行于图面振动的e光在光在第二棱镜中变为第二棱镜中变为o光，这支光在两块棱镜中速度不变，无偏折光，这支光在两块棱镜中速度不变

15、，无偏折的射出棱镜。的射出棱镜。 垂直于图面振动的垂直于图面振动的 o光在第二棱镜中变为光在第二棱镜中变为e光，石英的光，石英的neno，在斜面上折射光线偏向法线，得到两束分开的振动方向相互垂在斜面上折射光线偏向法线，得到两束分开的振动方向相互垂直的线偏振光。直的线偏振光。只允许光从左方射入棱镜。只允许光从左方射入棱镜。 v2、椭圆、椭圆(圆圆)偏振光的产生偏振光的产生可以借助波片将线偏振光变成椭圆可以借助波片将线偏振光变成椭圆( (圆偏振光圆偏振光) )波片也称相位延迟器，能使偏振光的两个相互垂直的线偏振波片也称相位延迟器，能使偏振光的两个相互垂直的线偏振( (分分) )光之间产生一个相对的

16、相位延迟，从而改动光的偏振态。光之间产生一个相对的相位延迟，从而改动光的偏振态。对某个波长对某个波长 而言，当而言，当o、e光在晶片中的光程差为光在晶片中的光程差为 的某个特的某个特定倍数时，这样的晶片叫波晶片，简称波片。定倍数时，这样的晶片叫波晶片，简称波片。波片是透明晶体制成的平行平面薄片，其光轴与外表平行。波片是透明晶体制成的平行平面薄片，其光轴与外表平行。ydxAAoAe 线偏振光线偏振光光轴光轴当一束线偏振光垂直入射到由当一束线偏振光垂直入射到由单轴晶体制成的波片时，在波单轴晶体制成的波片时，在波片中分解成沿原方向传播但振片中分解成沿原方向传播但振动方向相互垂直的动方向相互垂直的o光

17、和光和e光，光，相应的折射率相应的折射率no 、ne。两光在晶片中的速度不同，两光在晶片中的速度不同，当经过厚度当经过厚度d的晶片后产生的晶片后产生相应的相位差为：相应的相位差为：dnneo2ydxAAoAe 线偏振光线偏振光光轴光轴两束线偏振分光的振幅为：两束线偏振分光的振幅为：sincosoeAAAA两束振动方向相互垂直且有一定相位差的线偏振光叠加，普两束振动方向相互垂直且有一定相位差的线偏振光叠加，普通得到椭圆偏振光。通得到椭圆偏振光。波片制造时通常标出快或慢轴，称晶体中波速快的光矢波片制造时通常标出快或慢轴，称晶体中波速快的光矢量的方向为快轴，与之垂直的光矢量方向即为慢轴。量的方向为快

18、轴，与之垂直的光矢量方向即为慢轴。负单轴晶体时，负单轴晶体时，e光比光比o光速度快，快轴在光速度快，快轴在e光光矢量方向即光光光矢量方向即光轴方向，轴方向，o光光矢量方向为慢轴，正晶体正好相反。光光矢量方向为慢轴，正晶体正好相反。波片产生的相位差是慢轴方向光矢量相对于快轴方向光矢量的波片产生的相位差是慢轴方向光矢量相对于快轴方向光矢量的相位延迟量。相位延迟量。(1)、全波片、全波片), 3, 2, 1, 0(22mmdnneo厚度厚度ennmd0全波片产生全波片产生2整数倍的相位延迟，不改动入射光的偏振态。整数倍的相位延迟，不改动入射光的偏振态。对波长为对波长为 的光没有影响相位延迟的光没有影

19、响相位延迟2。但是对别的波长。但是对别的波长的光来说是有影响的。的光来说是有影响的。(2)、半波片、半波片(21)(21)2oemmdnn半波片产生半波片产生奇数倍的相位延迟，线偏振光经过半波片后依然奇数倍的相位延迟，线偏振光经过半波片后依然是线偏振光。是线偏振光。作用：可使线偏振光的振动面转过一个角度。作用：可使线偏振光的振动面转过一个角度。假设入射点处线偏振光分解的假设入射点处线偏振光分解的o、e光同相；那么出射点处仍光同相；那么出射点处仍是线偏振光，只是是线偏振光，只是o、e光反相光反相假设入射线偏振光的振动方向与波片快轴或慢轴夹角为假设入射线偏振光的振动方向与波片快轴或慢轴夹角为，出射

20、线偏振光的振动方向向着快轴或慢轴方向转过出射线偏振光的振动方向向着快轴或慢轴方向转过2。42当当时时，则则转转过过 A 0入入A0出出A入入A出出Ae入入= Ae出入出入光轴光轴假设入射的是椭圆偏振光，经半波片，出来仍是椭圆偏假设入射的是椭圆偏振光，经半波片，出来仍是椭圆偏振光，但是旋转的方向改动，而且椭圆的长轴转过振光，但是旋转的方向改动，而且椭圆的长轴转过2角。角。圆偏振光入射时，出射光是旋向相反的圆偏振光。圆偏振光入射时，出射光是旋向相反的圆偏振光。假设入射的是圆偏振光假设入射的是圆偏振光(已有已有/2)，经，经1/2波片波片(又有又有 )，出来仍是圆偏振光，但是，出来仍是圆偏振光，但是

21、左旋左旋右旋右旋(3)、四分之一波片、四分之一波片(21)(21)/ 24oemmdnn线偏振光经线偏振光经1/4波片可以获得椭圆或圆偏振光波片可以获得椭圆或圆偏振光椭圆或圆偏振光椭圆或圆偏振光,经经1/4波片可以获得线偏振光波片可以获得线偏振光由于椭圆或圆偏振光的两个垂直分量曾经有了相位差由于椭圆或圆偏振光的两个垂直分量曾经有了相位差/2， 经经1/4波片以后，又有波片以后，又有/2的相位差，所以出来的就是相位的相位差，所以出来的就是相位差为差为0或或的线偏振光了。的线偏振光了。 A 0入入A0出出A入入A出出光轴光轴240，椭圆椭圆0线偏振光线偏振光( (只需平行于光轴的分量只需平行于光轴

22、的分量) )2线偏振光线偏振光( (只需垂直于光轴的分量只需垂直于光轴的分量) )4圆圆(o(o光光,e,e光分量的振幅相等光分量的振幅相等) )dnneo2022(0,1, 2,3,)oeemnn dmdnnm(21)(21)/ 24oemmdnn(21)(21)2oemmdnn波片都只是对某一特定波长的入射光产生某一确定的位相变化。波片都只是对某一特定波长的入射光产生某一确定的位相变化。 同时，入射在波片上的光必需是偏振光，自然光经波片后的出同时，入射在波片上的光必需是偏振光，自然光经波片后的出射光仍是自然光。射光仍是自然光。 为了到达改动偏振态的目的，应该使波片的快为了到达改动偏振态的目

23、的，应该使波片的快( (慢慢) )轴与入射光轴与入射光矢量有一定夹角，以便在两个相互垂直的光矢量间引入一定的矢量有一定夹角，以便在两个相互垂直的光矢量间引入一定的位相延迟。位相延迟。v3、偏振光的检测、偏振光的检测(鉴别鉴别)如何利用一块检偏器与一块四分之一波片，鉴别线偏振光、圆偏振光、部分圆偏振光以及自然光、椭圆偏振光与部分椭圆偏振光、部分线偏振光？(1)、线偏振光的鉴别、线偏振光的鉴别转动检偏镜，光强随之改动。假设最弱时完全看不到光，再转动检偏镜，光强随之改动。假设最弱时完全看不到光，再转过转过9090度，光强就最大，可确定为直线偏振光。度，光强就最大，可确定为直线偏振光。尼科耳棱镜可用于

24、起偏和检偏尼科耳棱镜可用于起偏和检偏090(2)、分辨圆偏振光、部分圆偏振光与自然光、分辨圆偏振光、部分圆偏振光与自然光 转动检偏镜，假设透射光强度一直不变，入射光就是自然光或转动检偏镜，假设透射光强度一直不变，入射光就是自然光或圆偏振光，或由自然光与圆偏振光混合而成的部分圆偏振光。圆偏振光，或由自然光与圆偏振光混合而成的部分圆偏振光。 1、假设是圆偏振光，那么经过四分之一波片后，便成为直、假设是圆偏振光，那么经过四分之一波片后，便成为直线偏振光。线偏振光。要分辨这三种光，就应在光射达检偏镜前，使它先经过四分之要分辨这三种光，就应在光射达检偏镜前，使它先经过四分之一波片。一波片。2、假设为部分

25、圆偏振光，那么经过四分之一波片后，就变成、假设为部分圆偏振光，那么经过四分之一波片后，就变成直线偏振光与自然光混合而成的部分直线偏振光。这时转动检直线偏振光与自然光混合而成的部分直线偏振光。这时转动检偏镜可发现，当检偏镜在某一方位时，光特别亮，处于其他方偏镜可发现，当检偏镜在某一方位时，光特别亮，处于其他方位时都较暗，但却不等于零。位时都较暗，但却不等于零。3、假设光是自然光，、假设光是自然光， 那么经过四分之一波片后，就不会变那么经过四分之一波片后，就不会变成直线偏振光，也不会变成部分偏振光，仍为自然光。即转动成直线偏振光，也不会变成部分偏振光，仍为自然光。即转动检偏镜时，所见的光强度一直不

26、变。检偏镜时，所见的光强度一直不变。 (3)、分辨椭圆偏振光与部分椭圆偏振光、部分、分辨椭圆偏振光与部分椭圆偏振光、部分(线线)偏振光偏振光 在转动检偏镜时，均可发现光线有时亮、有时暗，即使在转动检偏镜时，均可发现光线有时亮、有时暗，即使在最暗时，透过光强也都不完全减弱到零。在最暗时，透过光强也都不完全减弱到零。 为区别这三种光，可将一个四分之一波片插入待检验的为区别这三种光，可将一个四分之一波片插入待检验的偏振光与检偏镜之间，并先使四分之一波片的光轴取向跟单偏振光与检偏镜之间，并先使四分之一波片的光轴取向跟单独用检偏镜时看到最亮时的光振动方向一致。独用检偏镜时看到最亮时的光振动方向一致。1、

27、假设是椭圆偏振光，、假设是椭圆偏振光， 在经过四分之一波片后，它便将变在经过四分之一波片后，它便将变成线偏振光，因此可用检偏镜直接检验出来成线偏振光，因此可用检偏镜直接检验出来(有两个消光位置有两个消光位置)。2、假设是部分椭圆偏振光，、假设是部分椭圆偏振光， 那么经过四分之一波片后，将那么经过四分之一波片后，将会变成部分线偏振光。在转动检偏器时，在某一方位，光特别会变成部分线偏振光。在转动检偏器时，在某一方位，光特别亮，处于其他方位时都较暗，但却不等于零。亮，处于其他方位时都较暗，但却不等于零。3、假设是部分、假设是部分(线线)偏振光，偏振光， 将四分之一波片转过将四分之一波片转过45度后，

28、度后，它应变成部分圆偏振光，检偏器转动光阴强不变。它应变成部分圆偏振光，检偏器转动光阴强不变。二、晶体中的旋光景象二、晶体中的旋光景象1、旋光景象、旋光景象当线偏振平面波在石英中沿光轴当线偏振平面波在石英中沿光轴方向传播时，偏振方向随着光波方向传播时，偏振方向随着光波的传播而旋转，即虽然在任何地的传播而旋转，即虽然在任何地点的振动方向不随时间改动，但点的振动方向不随时间改动，但在传播途中的不同地点却有不同在传播途中的不同地点却有不同的振动方向，如下图，这种景象的振动方向，如下图，这种景象称为旋光。称为旋光。旋光景象最早是在旋光景象最早是在1811年由阿喇果年由阿喇果(Arago)在石英晶片中察

29、看到的。稍后，在石英晶片中察看到的。稍后，比奥比奥(Biot)在一些液态物质中也察看到同样的景象。在一些液态物质中也察看到同样的景象。能产生旋光的物质称为能产生旋光的物质称为“旋光物质，或者说该物质具有旋光物质，或者说该物质具有“旋光性。除了旋光性。除了石英等单轴晶体外，某些立方晶体石英等单轴晶体外，某些立方晶体(如岩盐如岩盐)和双轴晶体和双轴晶体(如酒石酸如酒石酸)也有旋光也有旋光性。此外，一些有机物质的溶液，如蔗糖溶液和松节油，也具有旋光性。性。此外，一些有机物质的溶液，如蔗糖溶液和松节油，也具有旋光性。 2、旋光的一些特性、旋光的一些特性(1)旋光系数旋光系数 实验发现，单色光振动方向的

30、旋转角度实验发现，单色光振动方向的旋转角度 与光在旋与光在旋光物质中经过的间隔光物质中经过的间隔d成正比：成正比：d比例系数比例系数 表示单位间隔引起的旋转角，称为表示单位间隔引起的旋转角，称为“旋光系数。旋光系数。对于确定的物质和确定的光波波长，旋光系数是一个常数。对于确定的物质和确定的光波波长，旋光系数是一个常数。for589.3nm21.7 / mm0.37 / mm石英松节油，；旋光溶液旋光溶液 值与旋光溶质的浓度有关。值与旋光溶质的浓度有关。 (2)右旋和左旋右旋和左旋 线偏振光在不同的旋光物质中传播时，振动的旋线偏振光在不同的旋光物质中传播时，振动的旋转方向能够不同。迎着光波传播方

31、向察看时，假设振转方向能够不同。迎着光波传播方向察看时，假设振动沿顺时针方向旋转，那么称物质是动沿顺时针方向旋转，那么称物质是“右旋的；假右旋的；假设振动沿逆时针方向旋转，那么称物质是设振动沿逆时针方向旋转，那么称物质是“左旋的。左旋的。00石英、蔗糖溶液等旋光物质，本身都石英、蔗糖溶液等旋光物质，本身都可以分成右旋和左旋两类，如右旋石可以分成右旋和左旋两类，如右旋石英和左旋石英，它们的分子组成一样，英和左旋石英，它们的分子组成一样，都是都是SiO2，但分子的陈列构造是镜象，但分子的陈列构造是镜象对称的。反映在晶体的外形上也是镜对称的。反映在晶体的外形上也是镜象对称的，如下图。象对称的，如下图

32、。假设规定沿顺时针方向旋转的角度为正，反之为负，那么右假设规定沿顺时针方向旋转的角度为正，反之为负，那么右旋物质的旋物质的 ，左旋物质的，左旋物质的 。(3)旋光色散旋光色散 实验指出，旋光系数的大小与光波的波长有关。这实验指出，旋光系数的大小与光波的波长有关。这个景象称为个景象称为“旋光色散。旋光色散。 与与 的关系可以由下述阅历公式近似表示：的关系可以由下述阅历公式近似表示：上式右端括号前的正负号由右旋或左旋确定，上式右端括号前的正负号由右旋或左旋确定，A和和B是两个大是两个大于零的物质常数。于零的物质常数。2()BA+ 这个关系式阐明，这个关系式阐明， 的绝对值随的绝对值随 的增大而减小

33、。在同样的的增大而减小。在同样的传播过程中，红光振动方向的旋转角度比蓝传播过程中，红光振动方向的旋转角度比蓝(紫紫)光的小。光的小。红红紫紫400700204060(nm)226.5404.7435.8486.1546.1589.3643.8201.948.9541.5532.7625.5421.7218.02(nm)()mm右旋石英的旋光系数右旋石英的旋光系数左旋石英的旋光系数分别与表中列出的数值大小一样，但均左旋石英的旋光系数分别与表中列出的数值大小一样，但均为负值。为负值。 3、旋光景象的菲涅耳解释、旋光景象的菲涅耳解释左旋圆偏振光和右旋圆偏振光在旋光物质中的传播速度和对应左旋圆偏振光和

34、右旋圆偏振光在旋光物质中的传播速度和对应的折射率都不一样。的折射率都不一样。菲涅耳预测、实验证明的现实菲涅耳预测、实验证明的现实分别用分别用VR和和VL表示右旋偏振光和左旋偏振的光位相速度，用表示右旋偏振光和左旋偏振的光位相速度，用nR和和nL表示相应的折射率，那么对于旋光物质有：表示相应的折射率，那么对于旋光物质有：VRVL， nRnL012Dj 今调查两个振幅一样的圆偏振光，一为左旋、一为右旋，用今调查两个振幅一样的圆偏振光，一为左旋、一为右旋，用Jones矩阵表示为：矩阵表示为：jDjDD121201000012Dj左旋圆偏振光左旋圆偏振光右旋圆偏振光右旋圆偏振光显然有：显然有：即，它们

35、叠加构成线偏振光即，它们叠加构成线偏振光这两个圆偏振光射入一旋光透明物体，沿光轴方向，物体沿光这两个圆偏振光射入一旋光透明物体，沿光轴方向，物体沿光轴方向厚度为轴方向厚度为d，那么两个偏振光出射时添加的位相分别为：，那么两个偏振光出射时添加的位相分别为：0022LRn dn d和出射的两个圆偏振光的出射的两个圆偏振光的Jones矢量分别为：矢量分别为：0012exp2LDjn dj 0012exp2RDjn dj显然有：显然有：000000001122expexp22cos(-) exp(+) sin(-) LRLRLRLRDDjn djn djjnndDjnndnnd 000000001122expexp22cos(-) exp(+) sin(-) LRLRLRLRDDjn djn djjnndDjnndnnd 显然，这是一个与显然，这是一个与x轴夹角为轴夹角为 的线偏振光的线偏振光0(-)LRnnd这个过程阐明，线偏振光在旋光透明物体内沿光轴传播间隔这个过程阐明，线偏振光在旋光透明物体内沿光轴传播间隔d后，振动方向转动一定的角度，即：后，振动方向转动一定的角度，即：00180(-) (rad/ mm) =(-) ( /mm)LRLRnndnnd于是，线偏振光在旋光透明物质内的旋光景象得以解释于是，线偏振光在旋光透明物质内的旋光景象