波动光学偏振精品课件

1、波动光学偏振第1页，共21页，2022年，5月20日，10点27分，星期四2.自然光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(无固定相位关系)的线偏振光 坐标轴任意选择3.部分偏振光本质上同自然光 但显示出某个方向的振动较强些 分解分量占优分量占优可看作线偏振光与自然光的混合第2页，共21页，2022年，5月20日，10点27分，星期四 二向色性 某些物质能吸收某一方向的光振动 , 而只让与这个方向垂直的光振动通过, 这种性质称二向色性 . 偏振片 涂有二向色性材料的透明薄片 . 偏振化方向 当自然光照射在偏振片上时，它只让某一特定方向的光通过，这个方向叫此偏振片的偏振化方向

2、. 允许通过的光振动方向。偏振化方向偏振片的用途：“起偏”和“检偏” 光强 I0光强 I0/2二、偏振片的起偏和检偏 马吕斯定律第3页，共21页，2022年，5月20日，10点27分，星期四马吕斯定律光强为I0的线偏振光，透过偏振片后，透射强度为：I0I证明：第4页，共21页，2022年，5月20日，10点27分，星期四起偏自然光偏振光检偏偏振光偏振光检偏无出射光检偏设检偏器的偏振化方向与起检偏器的偏振化方向之间的夹角为光强 I0光强 I0/2光强 I0/2时：时：起偏自然光偏振光光强 I0光强 I0/2光强 I0/2时：起偏自然光偏振光光强 I0光强 I0/2第5页，共21页，2022年，5

3、月20日，10点27分，星期四 例 有两个偏振片,一个用作起偏器, 一个用作检偏器. 当它们偏振化方向间的夹角为 时 , 一束单色自然光穿过它们, 出射光强为 ; 当它们偏振化方向间的夹角为 时, 另一束单色自然光穿过它们 , 出射光强为 , 且 . 求两束单色自然光的强度之比 .解 设两束单色自然光的强度分别为 和 . 经过起偏器后光强分别为 和 .经过检偏器后第6页，共21页，2022年，5月20日，10点27分，星期四反射光中垂直入射面振动占优折射光中平行入射面振动占优布儒斯特定律 入射角满足 时反射光是线偏振光，振动垂直入射面 布儒斯特角起偏角由折射定律用玻璃片堆起偏 三、反射和折射起

4、偏 布儒斯特定律第7页，共21页，2022年，5月20日，10点27分，星期四讨论讨论下列光线的反射和折射（起偏角 ）.第8页，共21页，2022年，5月20日，10点27分，星期四 在拍摄玻璃窗内的物体时，加偏振片可去掉反射光的干扰。（C）用偏光镜消除了反射偏振光,使玻璃门内的人物清晰可见（A）玻璃门表面的反光很强（B）用偏光镜减弱了反射偏振光第9页，共21页，2022年，5月20日，10点27分，星期四四、双折射现象1.双折射晶体入射光o光e光o光服从折射定律，寻常光，e 光不服从折射定律，非常光，二者均为线偏振光方解石晶体（CaCO3）o光折射线一定在入射面内e光折射线不一定在入射面内

5、方解石固定屏幕第10页，共21页，2022年，5月20日，10点27分，星期四光轴晶体内的一个特殊方向，在此方向上不发生双折射光轴在晶体内光轴是一个方向分类：双轴晶体单轴晶体方解石（冰洲石）石英红宝石云母蓝宝石硫磺方解石晶体光轴方向磨光，可得到与光轴垂直的表面第11页，共21页，2022年，5月20日，10点27分，星期四主截面光轴与晶体表面的法线构成的平面主平面晶体中光线与光轴方向构成的平面振动方向垂直o光主平面振动方向平行e 光主平面一组相互平行的平面振动方向垂直光轴o光e光服从折射定律线偏振光不服从折射定律线偏振光振动方向与光轴夹角及传播有关光轴方解石e光o光o光主平面与e光主平面并不一

6、定重合 当入射面与某个主截面重合时，o光主平面、e 光主平面都在主截面内，o光和e光振动方向严格垂直第12页，共21页，2022年，5月20日，10点27分，星期四2.惠更斯原理对双折射的描述o光、e光的波阵面e 光：传播速度与方向有关o光：各方向的传播速度相等正晶体光轴负晶体如：石英、冰如：方解石、红宝石光轴垂直光轴方向上，e 光与o光速度差别最大光的传播速度取决于光矢量振动方向与晶体光轴的夹角沿光轴方向上，e 光与o光速度相等第13页，共21页，2022年，5月20日，10点27分，星期四惠更斯作图法(负晶体为例) 光轴 界面，自然光正入射 光轴自然光o光e光e 光的速度等于o光速度光轴

7、界面，自然光正入射光轴自然光o光e光e 光的速度大于o 光速度光轴 界面，自然光斜入射光轴o光e光晶体光轴o光e光光轴与界面斜交，自然光正入射波射线 第14页，共21页，2022年，5月20日，10点27分，星期四3.尼克耳棱镜自然光e 光O 光光轴 将天然的方解石晶体按一定的要求加工成两块直角棱镜，然后再用特种树胶把它们粘合起来制成一块斜长方形的光学棱镜。尼科耳棱镜可用于起偏和检偏第15页，共21页，2022年，5月20日，10点27分，星期四 = = 0yx仍为线偏振光椭圆偏振光右旋左旋偏振方向垂直、频率相同、相位差恒定的线偏振光的合成合成轨道是圆称为圆偏振光(特殊的椭圆偏振光)五、椭圆偏

8、振光和圆偏振光 波片1. 椭圆偏振光和圆偏振光 第16页，共21页，2022年，5月20日，10点27分，星期四2. 晶体波片晶体薄片，光轴平行于薄片表面光线正入射两束光出现固定的相位差相干光线偏振光椭圆偏振光椭圆偏振光线偏振光光轴线偏振光椭圆偏振光第17页，共21页，2022年，5月20日，10点27分，星期四光偏振状态的检验第一步：用偏振片线偏振光，自然光，圆偏振光，部分偏振光，椭圆偏振光偏振片(转动)线偏振光 I 变、有消光圆偏振光自然光I 不变部分偏振光 I 变、无消光椭圆偏振光第二步：再用1/4波片 + 偏振片 四分之一波片偏振片(转动)自然光圆偏振光自然光I 不变线偏振光有消光椭圆偏振光线偏振光*有消光部分偏振光部分偏振光I 变 无消光第18页，共21页，2022年，5月20日，10点27分，星期四六、偏振光的干涉1.典型装置甲区：线偏振光， 振幅A1，光强乙区：光轴方向o光e光线偏振光 单色自然光I0光轴甲区丙区乙区丙区：与晶体种类、波长、波片厚度有关第19页，共21页，2022年，5月20日，10点27分，星期四 单色自然光I0光轴甲区丙区乙区若P1与P2平行无附加相位差 1. 光弹性效应 某些非晶体物质，在力的作用下发生形变时，将失去非晶体的各向同性的特征而具有晶体的性质，从而也能呈现出双折射现象。七、人为双折射第20