波动光学-偏振3

光的偏振(3)1§5.6偏振光的干涉单色自然光通过一个偏振片以后，垂直射在光轴平行于表面的晶片，从晶片出来的是两束传播方向相同、振动方向相互垂直、频率相等、有恒定相位差的线偏振光。

它们能否干涉？单色自然光不能干涉！2(忽略吸收和其它损耗)由振幅矢量图，知：后面再放一个偏振片P2,P2后面就可以看到干涉.通常是让P1P2P2P1CA1AeAoA2oA2e

d晶片C

偏振片P2偏振化方向

偏振片P1偏振化方向光轴方向单色自然光3使干涉衬比度好。可见由振幅矢量图的投影关系知,A20和A2e的正方向相反，所以有附加相差.（若P1、P2夹角小于

，则无附加相差）。P2P1CA1AeAoA2oA2e

4∴通过P2后两束偏振光的相位差为

光强I

A220+A22e+2A20A2ecos

----相长干涉，亮----相消干涉，暗（k=1,2,3----）

若单色光入射，且d不均匀，则屏上出现等厚干涉条纹。5

若白光入射，而d均匀，则屏上由于某种颜色干涉相消，另一些颜色干涉相长，而呈现它的互补色。如红色（或蓝色）相消→显绿色（或黄色），这叫（显）色偏振.

若白光入射，且d不均匀，

则屏上出现彩色条纹。

屏

6例如，色偏振是检验材料有无双折射效应（即使n0、ne相差极小）的灵敏方法。偏振光的干涉有许多应用，其基本思想是由光的干涉情况反推晶片情况。7§5.7人工双折射

人工双折射是用人工的方法造成各向异性,从而获得双折射的现象.。一、光弹效应（photoelasticeffect）光弹效应也叫应力双折射效应。将有机玻璃取代晶片,加力的方向即光轴的方向.P1P2

··dFSF干涉有机玻璃C8应力（F/S）→各向异性→光速V各向不同→n各向不同，在一定应力范围内,有：若应力均匀,则观察到均匀的干涉光强.若应力不均匀,若各处F/S不同→各处

不同→出现干涉条纹.9演示:应力双折射（工字梁）应力变化大的地方,条纹密;应力变化小的地方,条纹疏.演示:塑料纸，厚度不同引起的色偏振★检查半圆仪、透镜有无内应力★吊钩内部的应力分布★一层纸：出现某种色偏振★二层纸、三层纸：为什么各层颜色不同？★P2转动：为什么颜色会变？★塑料纸转动：为什么颜色也会变？10二、电光效应电光效应也叫电致双折射效应。1.克尔效应（kerreffect)将克尔盒取代晶片的位置,加电场的方向即光轴的方向.l+-45

45

P1P2克尔盒d11克尔盒内充某种液体(如硝基苯)，

加电场→液体各向异性（由于分子定向排列的缘故，呈单轴晶体性质）光轴∥通光；

不加电场→液体恢复各向同性→P2不通光（）。有E—电场强度，k—克尔常数对硝基苯(C6H5NO2)12经过克尔盒的两束光的位相差为它正比于U2,因此也称为二次电光效应.应用:可作光开关（克尔盒的响应时间极短，每秒能够动作109次）和光调制器。用于高速摄影、光测距、激光通讯

克尔盒有很多缺点：硝基苯有毒，易爆炸，需极高纯度和高电压，故现在很少用。132.泡克尔斯效应(pockelseffect)图示为纵向装置（光传播方向与电场平行）用KDP晶体(磷酸二氢钾)取代克尔盒。电极K，K’透明。电光晶体+。。-P1P2KK

泡克尔斯盒··14原来该晶体是单轴晶体，使光轴沿光传播方向，当然没有双折射现象，没有光透过P2;加电场→晶体变双轴晶体→沿原来的光轴方向产生了附加了双折射效应。有光透过P2。-----称为一次电光效应泡克尔斯盒的响应时间也极短，一般小于10-9秒，也用作光开关和光调制器，近年来还用于数据处理，显示技术。15光轴平行磁场，且这种效应很弱，需要很强的磁场才能观察到。三、磁致双折射（补充）类似于电场的克尔效应，某些透明液体在磁场H作用下变为各向异性，性质类似于单轴晶体。——二次效应。16§5.8旋光现象（补充）一、物质的旋光性：1811年实验物理学家阿喇果发现，线偏振光通过某些透明物质时，其偏振面将旋转一定的角度。d偏振片2偏振化方向

单色自然光偏振片1偏振化方向光轴方向P2P’2石英晶片(不产生双折射)

（原消光）（现消光）17这种能使线偏振光的振动面发生旋转的性质，称为旋光性。

a—旋光率

a

取决于入射光的波长和旋光物质。

旋光物质d具有旋光性的物质：如石英、糖的水溶液、酒石酸溶液、松节油等。迎着光看，振动面顺时针转的为右旋物质，振动面逆时针转的为左旋物质。18二、菲涅耳的解释：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。设:入射时L，R初相为0，旋光物质长d.即EELER·o

例如，石英晶体有左旋,右旋两类旋光体,是因为它的分子的空间排列方式有两类。19在出射面上它们的位相，分别比