偏振光的干涉

偏振光的干涉1第一页，共五十八页，2022年，8月28日一、典型装置波晶片:光轴平行于入射表面的晶体薄片两个正交的偏振片记做三个元件表面平行自然光正入射2第二页，共五十八页，2022年，8月28日??在上述装置下令单色自然光正入射分析各区光的偏振状态起偏器P后是线偏振光线偏振光经波晶片C后偏振态?强度?检偏器A后的偏振态?强度?3第三页，共五十八页，2022年，8月28日二、线偏振光通过波晶片后的偏振状态3)o光e光的光程差结论:1)o光e光传播方向相同同一点源发出的o光e光不分开2)o光e光振动方向垂直

o光轴e光轴可以用光轴来说明oe光振动方向线偏振光与入射面有一夹角4第四页，共五十八页，2022年，8月28日4)

线偏振光通过波晶片后的偏振状态两个同频率的振动方向垂直的有确定相位差的S.H.V.的合成一般合成光矢量端点的轨迹是椭圆但每时刻都是线偏振光所以称为椭圆偏振光光轴5第五页，共五十八页，2022年，8月28日特殊1若晶片厚度合适使o光e光的光程差为/4波长相位差是正椭圆偏振光圆偏振光如果再让该波晶片叫四分之一波片6第六页，共五十八页，2022年，8月28日特殊2若晶片厚度合适使o光e光的光程差为/2波长称该波晶片为二分之一波片(或称半波片)经二分之一波片后o光e光相位差为合成为线偏振光相位差是7第七页，共五十八页，2022年，8月28日线偏振在/2片前过/2片后仍是线偏振旋转了2角/2片注意:/2波片/4波片必须指明波长13象限的振动24象限的振动8第八页，共五十八页，2022年，8月28日·5)推论由上述分析知圆和椭圆偏振光可看成是两束频率相同传播方向一致振动方向相互垂直相位差为某个确定值的线偏振光的合成

同样线偏振光可看成是两束频率相同相位相同

振幅相同传播方向亦相同的左右旋圆偏振光的合成9第九页，共五十八页，2022年，8月28日三、相干区干涉强度相干区相干光的振幅10第十页，共五十八页，2022年，8月28日相干光光程差由波片厚度引进的是在该装置中两光经检偏器A后振动步调相反所以装置带来的附加光程差是总光程差11第十一页，共五十八页，2022年，8月28日合成结果相位差12第十二页，共五十八页，2022年，8月28日讨论1)典型装置相干条件的实现:波晶片保证从一次发光中分出两支给出光程差(no-ne)d检偏器保证两光振动方向相同起偏器保证两光有确定相差振幅投影图相干区13第十三页，共五十八页，2022年，8月28日2)相位差与装置的关系思考1画出PA时振幅投影图思考2

比较PA与PA情况说明为什么多采用PA情形观察偏振光干涉思考3自然光入射波片后的偏振状态是什么?14第十四页，共五十八页，2022年，8月28日3)干涉现象在装置确定后相位差与晶体与波长与波片厚度有关波长确定石英劈尖等厚条纹石英等厚条纹思考:已知no

ne推导条纹间距15第十五页，共五十八页，2022年，8月28日石英劈尖的偏振光干涉（等厚条纹）16第十六页，共五十八页，2022年，8月28日晶片确定厚度确定白光入射若厚度不均匀会出现彩色条纹由于某种波长干涉相消而呈现它的互补色这种现象叫（显）色偏振如红色（656.2nm）相消出现绿色（492.1nm）蓝色（485.4nm）相消

出现黄色（585.3nm）17第十七页，共五十八页，2022年，8月28日硫代硫酸钠晶片的色偏振图片18第十八页，共五十八页，2022年，8月28日色偏振是检验材料有无双折射效应的灵敏方法用显微镜观察各种材料在白光下的色偏振可以分析物质内部的某些结构偏光显微术19第十九页，共五十八页，2022年，8月28日利用偏振光干涉看到的结冰过程20第二十页，共五十八页，2022年，8月28日利用偏振光干涉看到的结冰过程21第二十一页，共五十八页，2022年，8月28日利用偏振光干涉看到的结冰过程22第二十二页，共五十八页，2022年，8月28日利用偏振光干涉看到的结冰过程23第二十三页，共五十八页，2022年，8月28日利用偏振光干涉看到的结冰过程24第二十四页，共五十八页，2022年，8月28日利用偏振光干涉看到的结冰过程25第二十五页，共五十八页，2022年，8月28日利用偏振光干涉看到的结冰过程26第二十六页，共五十八页，2022年，8月28日利用偏振光干涉看到的结冰过程27第二十七页，共五十八页，2022年，8月28日利用偏振光干涉看到的结冰过程28第二十八页，共五十八页，2022年，8月28日利用偏振光干涉看到的结冰过程29第二十九页，共五十八页，2022年，8月28日利用偏振光干涉看到的结冰过程30第三十页，共五十八页，2022年，8月28日利用偏振光干涉看到的结冰过程31第三十一页，共五十八页，2022年，8月28日利用偏振光干涉看到的结冰过程32第三十二页，共五十八页，2022年，8月28日利用偏振光干涉看到的结冰过程33第三十三页，共五十八页，2022年，8月28日利用偏振光干涉看到的结冰过程34第三十四页，共五十八页，2022年，8月28日利用偏振光干涉看到的结冰过程35第三十五页，共五十八页，2022年，8月28日利用偏振光干涉看到的结冰过程演示完36第三十六页，共五十八页，2022年，8月28日四、偏振状态的检验第一步：用偏振片旋观察出射光强变化将5种偏振态分成3组线偏振光自然光圆偏振光部分偏振光椭圆偏振光37第三十七页，共五十八页，2022年，8月28日第二步：用四分之一波片区分圆偏振光和自然光用四分之一波片区分椭圆偏振光和部分偏振光思考：如何保证四分之一波片的光轴与产生椭圆偏振光的波片光轴平行或垂直？会出现消光现象38第三十八页，共五十八页，2022年，8月28日§5人工双折射一、应力双折射二、电致双折射三、磁致双折射39第三十九页，共五十八页，2022年，8月28日人为地造成各向异性而产生双折射一、应力双折射(光弹效应)应力→各向异性在一定应力范围内：P1P2··dFSF干涉有机玻璃C→v

各向不同→n各向不同40第四十页，共五十八页，2022年，8月28日各处不同→各处不同→出现干涉条纹

变→变→干涉情况变模型的光弹图象钓钩的光弹图象演示41第四十一页，共五十八页，2022年，8月28日二、电致双折射(电光效应)1.克尔效应(二次电光效应)45P2盒内充某种液体如硝基苯（C6H5NO2）l+-克尔盒dP145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光轴平行电场强度方向P2透光42第四十二页，共五十八页，2022年，8月28日由于折射率改变与电场强度是平方关系故克尔效应也叫二次电光效应k

—克尔常数

U—电压相位差为：此时对应的电压U

叫半波电压

P2透光最强克尔盒相当于半波片折射率改变与电场强度的关系是:当43第四十三页，共五十八页，2022年，8月28日2.泡克尔斯效应(一次电光效应)。电光晶体+。-P1P2KK泡克尔斯盒··不加电场→P2

不透光加电场→晶体变双轴晶体→原光轴方向附加了双折射效应→P2

透光电场与光传播方向平行透明电极K和K′光沿光轴方向传播单轴晶体44第四十四页，共五十八页，2022年，8月28日no—o光在晶体中的折射率相位差：r

—电光常数时P2

透光最强

常用的电光晶体是

KH2PO4（KDP）

NH4H2PO4（ADP）等U

—电压激光调Q超高速开关（响应时间小于10-9s）数据处理…显示技术应用：45第四十五页，共五十八页，2022年，8月28日三、磁致双折射科顿—穆顿效应：某些透明液体在磁场H作用下变为各向异性HC二次效应磁场很强才能观察到性质类似于单轴晶体光轴平行磁场46第四十六页，共五十八页，2022年，8月28日§6

旋光现象一、物质的旋光性二、菲涅耳对旋光性的解释三、量糖术四、磁致旋光47第四十七页，共五十八页，2022年，8月28日一、物质的旋光性1811年法国物理学家阿喇果发现线偏振光沿光轴方向通过石英晶体时其振动面发生旋转称为旋光现象

旋光物质

l光轴氯酸钠、乳酸、松节油、糖的水溶液等也都具有旋光性48第四十八页，共五十八页，2022年，8月28日

a旋光率旋转的角度：

旋光物质

l光轴旋光率a

与旋光物质和入射波长有关对于溶液还和旋光物质的浓度有关物质的旋光性和物质原子排列结构有关同一种物质可以有左旋体和右旋体它们的原子排列互为镜像对称称为同分异构体49第四十九页，共五十八页，2022年，8月28日二、菲涅耳对旋光性的解释基本认识:

线偏振光可看作是同频率等振幅有确定相位差的左(L

)、右(R

)旋圆偏振光的合成EELER·O

光通过旋光物质后相位会滞后50第五十页，共五十八页，2022年，8月28日在出射面上：设入射时L、R初相为0ELERE入射面(a)旋光物质长为l出射面(b)ELERERL同一时刻光通过左旋物质L和R电矢量合成的线偏振光向左偏离初始状态此物质为左旋体51第五十一页，共五十八页，2022年，8月28日由图示：令

旋光率(a)(b)

l出射面(b)ELERERLELERE入射面(a)与nR

nL

有关52第五十二页，共五十八页，2022年，8月28日三、量糖术“量糖计”可分析旋光（同分）异构体的成分例如：广泛用在化学和制药等工业中氯霉素天然品为左旋合成品为左右旋各半称合霉素其中只有左旋有疗效分离出左旋品（左霉素）疗效同天然品用量糖术可对旋光溶液有C—

溶液的浓度a·C=a—

溶液的旋光率=aCla—溶液的比旋光率53第五十三页，共五十八页，2022年，8月28日四、磁致旋光

l磁致旋光物质B旋转的角度

V—费德尔常量水二硫化碳食盐乙醇都是磁致旋光物质对自然旋光物质振动面的左旋或右旋是由旋光物质本身决定的与光的传播方向无关

54第五十四页，共五十八页，2022年，8月28日对磁致旋光物质振动面的左旋或右旋与光的传播方向是沿磁感强度方向

还是逆着磁感强度方向有关光沿着磁感强度方向与逆着

振动面旋向相反对自然旋光物质振动面的左旋或右旋是由旋光物质本身决定的与光的传播方向无关

55第五十五页，共五十八页，2022年，8月28日