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文档简介
1、光的偏振状态起偏与检偏光的双折射椭圆(圆)偏振光偏振光的旋光效应人工双折射12011/11/20第十四章 光的偏振光的振动方方向的不对称性称偏振。线偏振光圆偏振光椭圆偏振光自然光偏振光部分线偏振光部分圆偏振光部分椭圆偏振光偏振光+自然光部分偏振光22011/11/20偏振是横波对于纵波的显著区别。只有横波有偏振性,纵波没有偏振性。14.1光的偏振状态1.线偏振光 (平面偏振光)uE光振动平行板面光振动垂直板面量始终沿某一方向振动,量端点的轨迹是一条直线。量的振动方向和方向的平面成为振动面。线偏振光的量总是保持在固定的振动面内,所以线偏振光也称为平面偏振光。32011/11/20振动面2.椭圆偏
2、振光和圆偏振光量的瞬时值大小和方向有规律的变化。量端点的轨迹是一个椭圆的称椭圆偏振光;量的大小不变,只是方向绕着方向旋转,则为圆偏振光。42011/11/203.自然光(1)在垂直光线的平面内,量沿各方向振动的概率均等。xI II0 xy(2)通过偏振片后光强减弱一半无论偏振片的偏振化方向怎样。线偏振光5yI 10IIu022011/11/20I 1I20自然光可用两个相互独立、没有固定相位关系、等振幅且振动方向相互垂直的线偏振光表示4.部分偏振光包含一切可能的振动方向,但不同方向振幅不同,某方向振幅相对其它方向具有最大值。I0 InIPI0 总光强偏振度I 偏振光的光强PIn自然光的光强IP
3、 = 0In = 0P = 0 自然光P = 1 偏振光0Pvo)e光o光2.光轴在入射面内,与晶体表面有一夹角,自然光垂射。光轴o光o光e光e光232011/11/20负晶体负晶体3. 光轴垂射面,并平行晶体表面,自然光斜入射(vove)光轴e光o光4. 光轴平行晶体表面,自然光垂射此时,o, e 光方向相o光同,但速度不同。从晶体出射后, 二者产生相位差。e光242011/11/20正晶体负晶体四 、利折射获得线偏振光1.棱镜(偏光镜)n1o.6584861n .655玻璃n1 . 73oeZe 光在界面上e玻璃全反射后被吸收。吸收涂层sin ic 可以由nen nei 64 o osin
4、 i73ccn252011/11/202.顿棱镜(偏光分束镜 )no ne折射角小于入射角Z折射角大于入射角ne no|o光e光|e光o光n o neZ262011/11/20后一半前一半画出自然光垂直通过洛匈棱镜(磨制)o光、e光的方向,振动方向!Zo光Zn o 未变n o nee光o光e光ZZ|o光e光|e光o光272011/11/20后一半前一半晶体对于波长为0的单色光,主折射率为no和ne,当光沿时,o光的波长为( 0 / no ),e光的波长为光轴( 0 / no );当光沿垂直光轴时,o光波长为( 0 / no),e光的波长为( 0 / ne )。 0n c cT 0 vn2820
5、11/11/20一束线偏振光垂直射入一块,入射前量中o光、例题方向与晶体的主截面成30角,求:在e光的光强之比。解:垂直射入主截面、主平面共面入射光振幅 A 12 1 A2 sinsinAcosAo30 A302 oAAIooo21221o 302A222 oAeIecos30eAoA30Ae292011/11/20Iotan2o301Ie3主截面光轴切割成正三角形截面的棱镜,自然光以i 角用例题入射,定性画出o光、e光的振动方向,方向。负晶体垂直光轴方向v e vo解:e光对吗?e光io光光轴o光302011/11/203.二向色性晶体对o 光和e 光的吸收有很大差异。电气石Z1mm厚的电气
6、石可将o光吸收净,e光却有剩余 可制成偏振片。312011/11/20 = 0 = /2(第一象限)(第二象限) = = 3/2(第三象限)(第四象限)x A1 cos ty A2 cos( t )x y 0A1A2x2 y 2A2A2112一、 波片与相位延迟波片光轴平行表面。Z光束垂直表面入射,o光、e光方向相同、速度不同、主折射率不同。出射o、e光的光程差 四分之一波片 2nn42 deo 二分之一波片注意:出射o、e光的相位差 2 d n2n e波片对确定波长而言!o2332011/11/20注意:四分之一 波片最终产生的相位差应该是 2kd14.4椭圆(圆)偏振光二、椭圆偏振光与圆偏
7、振光表面相位相同到后表面相位差:ZAA 2 dn n 2mmAeoeo线偏振光正椭圆偏振光 45线偏振光21d圆偏振光2 ZAA AAoAAeAoeAsinAcos其它斜椭圆思考:自然光入射,出射光偏振状态如何?oe342011/11/20三、利用波片改变偏振光的偏振状态 2d n n d nneoeo42 0o 90o四分之一波片 45o椭圆偏振光圆偏振光线偏振光? d n n 2 d n n eoeo2Z半波片线偏振光线偏振光AA振动方向跨光轴转过2所有的光经过波片之后,光强不变,只是偏振态发生改变。2011/11/2035注意箭头的双向性2四、区分不同偏振状态的光线偏振光光强明暗变化,有
8、消光自然光无光强变化圆偏振光无光强变化椭圆偏振光光强明暗变化,无消光部分偏振光光强明暗变化,无消光362011/11/20偏振片旋转I0I0自然光I 不变圆偏振光I 0MII00(/4)波片P 旋转(/4)波片部分线偏振光椭圆偏II00I IMmIM 0振光 II00P旋转光轴平行椭圆偏振光的长轴或短轴372011/11/201、一束光可能是(1)自然光(2)线偏振光(3)部分偏振光(4)圆偏振光,如何用实验决定是哪种光?2、有人说可以做一个实验,让一束光通过一个偏振片得到线偏振光,然后在通过一个四分之一波片,得到了圆偏振光。可能么?第一部分可能。光是自然光,通过一个偏振片得到线偏振光,若不考
9、虑吸收,光强减弱一半。第二步不可能。因为光是复色光,四分之一波片是对确定波长的单色光而言。所以找不到一块对应的“到白色的圆偏振光。光”的四分之一波片,也不会得382011/11/20晶片CP1P2EoEeEoEe同频率 I0ZZAePII10122neonP2AdPP21AAo2d ne no ZAoIAI 0 cos2sin 2sin2()cos2e2 dneon22相干光强与, , 有关 I I0 cos2I /2 是通过P1后的光强sin 2sin2()sin2022011/11/20239d14.5偏振光的晶片CP1P2EoEeEoEe同频率 I0IZI012 I I0 cos22n
10、nsin 2sin2()sin2 deo221、晶片厚度均匀,视场一片均匀,明暗与厚度有关。单色光入射2、晶片厚度不均匀,视场出现条纹。1、晶片厚度均匀,由于不同波长的光干涉结果不同,视场显示一定色彩。2、晶片厚度不均匀,视场出现彩色条纹。白色光入射色偏振402011/11/20P1,P2是两个平行放置的正交偏振片,C是相对与入射光的四分之一波片(近似),其光轴与P1的透光方向的夹角为60。,光强为I0的自然光从P1入射,(1)各区域光的偏振状态,用符号在图中表示,(2)计算各区域光强。CA Asin 60A Acos 60PPo I0e1 I02II12223A A sin 60cos 60
11、 Ao43 AZA Acos 60 cos 30 e4P1I I I 2I I cos( )AZ3oeoe2AoAeI 1 A2I 1 A2P2Ao,ooee,Ae22412011/11/20I 3 A2 3 I388 0一、旋光现象CP1 P2I0P1P2ZZ垂直C表面排除双折射的干扰。顺时针旋转 右旋旋光物质迎着光看,随着空间传 石英、氯霉工)、葡萄糖。播,量逆时针旋转 左旋旋光物质 石英、氯霉工 天然)、果糖。422011/11/2014.6旋光效应CP1 P2I0二、旋光本领P1P2ZEE旋光物质l固体旋光本领光在旋光物质中一往一返,振动面旋转角: /mmlc溶液的浓度溶液旋光本领度如
12、何?043cl2011/11/20三、磁致旋光铅玻璃、二硫化碳、等在磁场中呈旋光性BP1P2沿B振动面右旋;逆B振动面左旋。往返量共旋转了2 。迎着光看: = 45可制成光器!442011/11/20效应(1875年)一、,纯度要求高P2+P145o盒优点:驰豫时间短。 10-8 s45od-l不加电场 液体各向同性 P2不透光。加电场 液体呈单轴晶体性质(Z/E) nk2E(k n当n常数)eo盒相当于半波elno片P透光最大22452011/11/20二次电光效应高速光开关或光调制器14.7人工双折射效应 (1893年)二、 泡线性电光效应P2P1E磷酸二氢钾泡盒 不加电场单轴晶体 P2后
13、面无光 加电场晶体变双轴晶体原光轴方向附加了双折射效应 P2 透光。折射率的变化与电场强度的一次方成正比。462011/11/20结合波片的相位延迟性计算有关问题。一、定律光强为线偏振光入射偏振片后出射光的光强二、反射和折射光的偏振反射光 垂的成分多折射光平行入射面振动的成分多特角入射时射面振动入射光以1、反射光是垂直与入射面振动的线偏振光2、折射光仍是部分偏振光3、反射光与折射光的2011/11/20方向相互垂直47自然光在两种界面上反射和折射时,反射光和折射光都是部分偏振光I Icos 2 0光 的 偏 振 知 识 点三、双折射的有关知识光轴、主截面、主平面、入射面、折射面、主速度、主折射
14、率、正晶体、负晶体o的振动垂直与自己的主平面,遵守折射定理,o光的速度与方向无关,其波面为球面。e光的振动平行与自己的主平面,折射定理,e光的速度随方向而变,其波面是以光轴为转轴的椭球面。o光、e光的振动方向一般不垂直当入射面和主截面重合时,即o光、 e光的主平面与入射面、主截面三者重合时, o光、 e光的振动方向垂直。o光、 e的波阵面在光轴相切。(沿光轴无双折射)o光、 e在垂直与光轴方向上速度相差最大。482011/11/20四、如何利用波片和偏振片判断一束光的偏振状态 2d n n d nneoeo42四分之一波片 45o椭圆偏振光圆偏振光线偏振光 d n n 2 d n n eoeo2半波片线偏振光线偏振光振动方向跨光轴转
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