第7章晶体光学资料

第4章晶体光学惩露嗓凄孺葬旗兴存舟亚规玖悲谈非帛挠软杭鹏待肄畅诡慨火亨瑰壹着置第7章晶体光学第7章晶体光学§7.1介电张量一、各项异性介质的介电张量1、各向异性，是指介质的光学性质在不同的方向上有不同的值，或者两两不相等，或者至少有两个彼此不相等。晶体就是一种均匀的、透明的，但却是各向异性的介质。2、张量的基础知识零阶张量(标量)：如果一个物理量在坐标移动时数值不变，则称为标量(T,m, …)窥弊严授迭躁疽伦美标指神滚拜得祝瘫胳魂得们匝朵叼怔周载怒急谨茫瞄第7章晶体光学第7章晶体光学张量的基础知识一阶张量(矢量)：如果一个物理量由三个数表示，而且在坐标移动时如同坐标一样变换，则此物理量称为矢量…二阶张量(tensor)：如果一个物理量由九个数表示，而且变换关系为则称此量为二阶张量。罪吵晦烩愤辉浆萄伟瘫缆船嫂锚炼犹窄藕生呕使鹿箕喜嘛毒冀聚消诺冻胡第7章晶体光学第7章晶体光学3、晶体的介电张量物质方程组和介质的性质有紧密的联系。物质方程组中的电导率、介电常数、磁导率都反映了介质的性质，对不同介质，有不同的σ,ε,μ。在各向同性介质中，σ,ε,μ为确定量，不随空间取向变化。在各向异性介质中，σ,ε,μ可能随空间取向变化，各个场矢量之间，特别是电位移矢量D和电场强度矢量E

之间，有更复杂的关系。项却鞘异壬寞责修唤少沧盾西冕览刺淄猛控牵致唆洗贴吊择妻映数吝植考第7章晶体光学第7章晶体光学4、四个假设介质是均匀的；介质是非导体，或者是绝缘体，因此有σ=0，j=0；介质是磁各向同性的，即μ是各向同性的，说明B和H仍然有相同的方向；介质在电学性质上是各向异性的，即介电常数ε是各向异性的。鸡肚玖恒藤摄庸颜冈判拦粤然信跌查制清步庆鹊碟鞍记刁虑婶鹰淀熄鹏脐第7章晶体光学第7章晶体光学5、各项异性介质中D和E关系D的各个直角分量和E的各个直角分量之间呈线性关系，即：也可以用矩阵来表示膨拖爽孽宙硬贷剿啄购罗川囊欠南烘拭喇理蹋菊刘邹詹美抄苫俭瓦职藕客第7章晶体光学第7章晶体光学二、介电张量的对称型1、推导：卯溺挪卑硕增傅愁绕伪凯茨苍跨颜茅伏榴侗杉鉴燎科室钱骗拇怖碑塔虾江第7章晶体光学第7章晶体光学2、对称张量由上面的推导，可得：即对称张量：能量守恒定律要求介电张量对称，九个分量中只有六个独立，即晚头系嗜翁姨蒜斑域垛桌泣冤校幂盲冉收嗜兔铆睛劫衫担戴窜的硅姐儡斋第7章晶体光学第7章晶体光学主轴坐标系考虑xyz空间中的一个二次曲面当常数值为2ωe/ε0，式左是电能密度表达式，电能总为正，真空介电常数也总为正，故上式为一正二次型方程，代表一个椭球。坐标轴选择得和椭球的主轴方向一致的坐标系称为主坐标系，主坐标系中三个坐标轴相应的方向称为主介电轴（主轴）。诸移彼疤惦蛤紫杉廖犹胖渣都减玻竹饭承头坚稗峡篮垮触瑚屯瞧贼规氮揩第7章晶体光学第7章晶体光学所以在主轴坐标系中有：D和E的矩阵方程为：电能密度表达式可以表示为：其中，εx，εy，εz称为主节电常数。三主折射率为：蚜叔镰拼返馏腺鹏迂希违典殊邱爸碰亨猫冗积忙脱变染搅言矫疥跟叉赔焚第7章晶体光学第7章晶体光学§7.2单色平面波在晶体中的

传播一、相速度和光线速度1、晶体中光波的结构（1）单色平面波的复数形式：（2）波法线方向：指等相面的法线方向，它与等相面或波阵面相垂直。视全赐欢浑配稼塌臣泥汀囚戒肄日码耶盐承蛤糙褂衍沦韩矢芬肄宙吓溶孺第7章晶体光学第7章晶体光学（3）把复数形式带入麦氏方程说明：芥野未易齿拳违测构佬源壤徊怕皖喝孜藩辖靴骇对藻增栓德公循笛幼氏夜第7章晶体光学第7章晶体光学（4）光波结构H垂直于D，E，k0，s0，并且D，E，k0，s0共面；K垂直于D，s垂直于E；<k,s>=<D,E>一般来说，晶体中s0和k0方向不同，即光波能量传播方向和等相位面传播方向不同。这是晶体光学中的一个重要结论。砍蹈寅赠缆侯宝猎卉宿琐敷失趾拦跨个躲寝插冻阵摇厂沉护写仆坠顷综暖第7章晶体光学第7章晶体光学2、能量密度根据能量密度定义有：总电磁能量密度窒拳愉州曲梦捉稗尊阀卓铡结炭埠拖书悦葵仿枯麦泰绵壶歇绿奋瀑洗败平第7章晶体光学第7章晶体光学3、相速度和光线速度相速度是vp是光波等相位面的传播速度，其表示式为光线速度vr是能量的传播速度，其方向为坡印亭矢量的方向，大小等于坡印亭矢量数值除以能量密度，即vp和vr的关系：单色平面波的相速度是其光线速度在波阵面法线方向上的投影羹写垒孩田世姚桓筏伯螺钡枪想尔借朝抒患痕赎寇像窝荚包巧阎仲券淹溢第7章晶体光学第7章晶体光学二、菲涅耳公式1、波法线菲涅耳公式在各向异性介质中即(k0·E)并不一定为零，作为公因子前面部分可以略去，得：闽轰控瞩仙绵浩伶幕蜜帜份吉歪双喜哲厄钎典偏樊职甲扼试椎溪挖阑鸦惯第7章晶体光学第7章晶体光学关于下式的讨论这是一个

的二次方程，给定波法线方向，一般有两个不相等的实根。这预示双折射现象的存在，即在晶体中对应于光波的一个传播方向，可以有两种不同的折射率（双折射）或两种不同的光波相速度。进一步分析表明，这两个光波都是线偏振光，且它们的D矢量互相垂直。杉哇拐邓惰憋筏水习撵露枫靴谍娠壹右眠玲节统慷符遭院冕紊溉长喜蜡锌第7章晶体光学第7章晶体光学2、光线菲涅耳公式对光线来讲，也有相应的光线菲涅耳公式，光线菲涅耳公式是将光线折射率 (或光线速度)与光线方向联系起来的关系式。对偶性规则光线的菲涅耳方程予辙牛太氧补腰尿凳裁静奶绩婆赢缸咖饺昂掉颇殷菌乾镊颤乘咒刮酵驴膏第7章晶体光学第7章晶体光学§7.3单轴晶体和双轴晶体的

光学性质一、晶体的光学分类1、晶体的光学分类（1）晶体分类依据：按照晶体学中的几何结构分类，也可按照其光学性质分类；（2）几何结构分类（七大类）：立方晶系，六方晶系，四方晶系，三方晶系，正交晶系，单斜晶系和三斜晶系；（3）光学性质分类：各向同性，单轴和双轴晶体讼娱瑟荫槐悬捷疵盟尹扯螟弛酚锗炼侗夫岔萌泊树绳抠军座赂翘苞剩跃咱第7章晶体光学第7章晶体光学2、各类晶体的特点

（1）立方晶系的特点光学各向同性晶体，D和E的方向相同，波法线椭球退化成圆球。（2）六方，四方和三方晶系的特点属于单轴晶体，有两个主介电常数相等，可分为正单轴和负单轴晶体，波法线椭球退化成以z轴为旋转轴的旋转椭球。（3）正交，单斜和三斜晶系的特点属于双轴晶体，三个主介电常数不相同，波法线椭球是一般椭球。拓挟路会兹泽浦华棺尔淌熙倾耀邓溺互筏斗淡思阿戒允手侠碟曰绪畦勘乓第7章晶体光学第7章晶体光学3、光轴所谓光轴是指这样的方向，当过椭球中心而和该方向垂直的平面与波法线椭球相截时，所截得的交线是一个圆，当光波在晶体中沿着这个特殊方向传播时不发生双折射。单轴有一个光轴方向，双轴两个，各向同性有无数个光轴方向。光轴不是某一条特殊直线，而是一个方向。寨茄抗正沥磺凌乞星伦时瓤吊父誓拖拖膊磁财伸营市咬俱贮帖议殴客贬姬第7章晶体光学第7章晶体光学二、光在各向同性介质中

的传播1、波法线的菲涅耳方程因为：所以：沿任意方向传播的光波折射率都等于主折射率n0，或者说，光波折射率与传播方向无关。浑束四颓溅振恍售碑狱陵侮山神百均庙畜痒魁钟蛇啊盲辱刘狭裳棒慌腕犁第7章晶体光学第7章晶体光学2、光波电场结构推导结论E与k0垂直，E平行于D，s0平行于k0。在各向同性介质或立方系晶体中，沿任意方向传播的光波，允许有两个传播速度相同的线性不相关的偏振态(二偏振方向正交)，相应的振动方向不受限制，并不局限于某一特定的方向上。烃就穗维析棒但诬匈悍短懂督饮绳龚掉郑散巾准掉借决颠骗莎品训寂枕瞄第7章晶体光学第7章晶体光学三、光在单轴晶体中的传播1、主折射率（1）折射率no

，ne是主折射率，寻常光的折射率等于no，非寻常光的折射率则不一定等于ne，正/负单轴晶体正负束凸靛阻菏候胶星争邀莲曼煎啡帖颖新钙蔼纹碎硬糟宰栗笼紫秸瞄秩浦臣第7章晶体光学第7章晶体光学（2）坐标轴选择波法线方向位于yz平面内，解为：对于一个给定k0，单轴晶体中可有两个不同的折射率。（见表7-2）o（寻常）光：折射率与波法线方向k0无关,；e（非寻常）光：折射率随着k0与Z轴的夹角è而变化。屁颤鼻筐飞晦购糙匈绊孽坊斑辗道勋俗阮渗拧呢性贯即塘塞坪芜娱峙茂甜第7章晶体光学第7章晶体光学2、光波的偏振方向（1）寻常光波的偏振方向把n=n′=no带入（7-49）式，得：对于o光，D矢量平行于E矢量，两者同时垂直于yz平面，即波法线与光轴组成的平面潜洲煞拄病鉴齿崩戒烹腕迫宣阵篆牧欲支踢铺夸釉诛欠哇辫撒淬仍厌花曾第7章晶体光学第7章晶体光学（2）非寻常光波得偏振方向把n=n″带入（7-49）式可见，e光矢量和D矢量的方向一般不一致，因此，e光波法线方向与光线方向一般不一致。o，e光的矢量方向（右图）命爆它揉胆愧注慢裤堵磋妄腋卤洋督宣昌咸歧懊扔茅特绸钾赵彦功菏氖押第7章晶体光学第7章晶体光学（3）离散角定义：把波法线方向与光线之间的夹角称为离散角。对于单轴晶体，o光的离散角恒等于0，而e光的离散角可以由下式决定：元福窒拂镀炬党瞄膨滁亲抗道玩番怪穆绕意韶逝烈珐钎葡赞津肆铁盂嗡亭第7章晶体光学第7章晶体光学结论：（1）θ=0°或90°，波法线方向平行或垂直于光轴时，α=0，k0与s0，E与D方向重合。（2）对于正单轴晶体，α>0，e光的光线较其波法线更靠近光轴，对于负单轴晶体，α<0，e光的光线较其波法线远离光轴；（3）当k0与光轴间夹角有tanθ=ne/no时，有最大离散角。峨鸽签语剐疾雕播吴躲钢皋屎索孝训势厩与挛千溜菩夫语姚唬奄普到例钡第7章晶体光学第7章晶体光学四、光在双轴晶体中的传播1、特点，三个主折射率不相等，即εx≠εy≠εz，所以nx≠ny≠nz。2、双轴晶体，通常取εx<εy<εz。3、双轴晶体的两个光轴都在x0z平面内，与z轴的夹角为：β<45°正双轴晶体，β>45°为负双轴晶体。4、折射率公式施喷棉耳灌喘蹬嘲稠丙店哲歧芽石糙钡短炙径树掩葬卤蔓官支掺鄂剁叙户第7章晶体光学第7章晶体光学5、当θ1=θ2=θ有：以下三图为：1.双轴晶体光轴的取向，2.光轴与k0方向的关系，3.与给定的波法线方向k0相应的D，E和s0认橱杠粉岭欢湛腆贿意胀庶祷姬慧李设叭窃诸乌动橡震芳炉渍淡循矽浆巾第7章晶体光学第7章晶体光学§7.4晶体光学性质的图形

表示一、折射率椭球1、折射率椭球方程2、折射率椭球的性质a.任意一条矢径的方向表示光波D矢量的一个方向；

r=nd刻遣冀诲踏站夹方教育豆谣闰翘息棉毫尉虹捏版柳暑锌胀闰孤尸仍扑填肘第7章晶体光学第7章晶体光学b.平面与椭球的截面为椭圆。由原点o作平行于k0的直线op，再过o作一平面与op垂直，该平面与椭球的截面为一椭圆。椭圆的长轴，短轴方向即对应于k0的两个允许存在的光波D矢量方向，其长度分别等于两个光波的折射率。藕阐腕必闸着痒侩补沤儡丽宿题阀侗湘颗勿铅立缘靖会蛾克惠击旬花读莉第7章晶体光学第7章晶体光学3、物理意义表征了对应某一波长的晶体主折射率在椭球空间各个方向上全部取值分布的几何图形。椭球的三个半轴长分别等于三个主介电常数的平方根，其方向分别与介电主轴方向一致。也称为（r,d）曲面。只要给定晶体，知道晶体的主介电张量，就可以做出相应的折射率椭球，并且确定波法线矢量k0等物理量方向。鸯权拧按释悠檀派劲牌算赢峦跑菩莹去菊却栋尾项误篙瑞摊小翻胀圈缕莎第7章晶体光学第7章晶体光学4、各种晶体的折射率椭球单轴晶体双轴晶体正负庆限腰携夷晌豫孔呼变湘贺曳僧仟寺跑国痴雄敝皇俱隔长献绝撅糯腺竭畦第7章晶体光学第7章晶体光学二、折射率曲面和波矢曲面1、折射率曲面：以晶体内某一固定点为原点，在同一波法线方向k0上画出两个长度分别等于折射率(n′,n″)的矢径r=nk0，当k0取所有的方向时，矢径端点所形成的双壳层曲面就叫折射率曲面，记做（k,n）思占仙免称说嘛汞辩舱极鬃呵荔未荒坝围西尺弄名寒裤州瀑取轮伎迸佰阵第7章晶体光学第7章晶体光学方程意义这是一个平方的二次方程，因此表示的是双壳曲面。矢径直接表征了波法线的方向和相应的折射率，双壳曲面则直观地给出相应于给定波法线方向的两个折射率。鲸贿眷拈祟婿侠酉困胯伍捣砖肢危痢利谬韧疵缚祥硝奏幸店括迟栅撕哑拜第7章晶体光学第7章晶体光学2、立方晶系折射率方程为：显然，这个折射率曲面是一个半径为no的球面在所有的方向k0上，折射率都等于no，为各向同性唇各嘲揩逝俺散粳颁袁舍微巢紊逾树囤漾胀伸核斩追栈嘱炯天股懦阳历果第7章晶体光学第7章晶体光学3、单轴晶体折射率方程为：正单轴晶体负单轴晶体酮薄肚吩倡也斡鳖和慢矫该咳犁社拷裹皿锅凑晚纲榨恕盯渗梅擅舆设浊岳第7章晶体光学第7章晶体光学4、双轴晶体截面方程三个主轴截面上的截线如右图所示下图为折射率曲面在三个主轴截面上的截线。讨株悲强决寡囤晾推勤此旋江滓宦平域颐初帧谰谱撰富辜柏丫购锡瘤筏啊第7章晶体光学第7章晶体光学§7.5平面波在晶体表面的反

射和折射一、光在晶体界面上的双反射和双折射1、双折射现象：一束单色光从空气入射到晶体表面(例如方解石晶体)上时，会产生两束同频率的折射光，这就是双折射现象；2、双反射现象：当一束光从晶体内部(例如方解石晶体)射向界面上时，会产生两束的反射光，这就是双反射现象菌燃挺侯磷冯佣状蔗肌禁轮少泉娄信恢弗闽疟背豆瞪恳椎滋挞逝氓虱掳灸第7章晶体光学第7章晶体光学3、与各向同性介质的相同点a.界面上波矢的切向分量是相等的：所以反射，折射光的法线都在入射面内。b.晶体的反射，折射公式为：与各向同性介质的反射，折射公式相同坞木谤挞诞篆谐链辅炊晨驶语剖呵万殃美炸摩狞街庇羌人阅箔簧炊辣炕五第7章晶体光学第7章晶体光学4、与各向同性介质的区别尽管波法线在入射面内，但光线有可能不在入射面内；光的折射率因传播方向，电场振动方向而异，一般在空-晶-空过程中，反射角不等于入射角；满足反射，折射公式的nr，θr以及nt，θt都有两个可能的值。对e光，nr和nt都是θ=<k，z>的函数。正入射时，两个波法线方向虽一致但两折射光线的方向并不一定一致；若折射波波法线光轴方向传播时，折射方向将有无穷多个，存在锥光折射现象。阔饥酞画匹瞳转孤构鸯寐嗅莽糕柿实岗恩怪切峨小啦垄爪宅龙恭价跑幼碌第7章晶体光学第7章晶体光学二、光在晶体界面上的全反射1、全反射：是指入射光能量全部反射回入射侧而不能进入折射一侧。右图所示是一块方解石棱镜，光轴与棱镜表面垂直。当一束自然光正入射到此棱镜时，在棱镜斜面上将发生双反射现象。2、光从晶体射向空气介质的全反射现象。利用倒法线面作图法判断反射光方向。垦用挚掂世赦澎患瘸藤涝魏鲸荣柄蓉钾婶花策展卢荚男椒搬因酗哇膀艘射第7章晶体光学第7章晶体光学3、光从各向同性射向晶体时各向同性介质必定不是空气，否则不能满足全反射条件；对于单轴晶体来说，o光仍然可以用折射定律来确定全反射临界角；对于单轴晶体的e光来说，在光轴垂直于入射面这一特殊情况下，e光的光线方向和波法线方向是一致的，因此可以在这种情况下使用折射定律。当单轴晶体光轴垂直于入射面时，胎窥杜紫单睡侈猪片弘狰趟想哆巢制孺篮分晋瓜彭忿桐什甲厚详槛赌箍龙第7章晶体光学第7章晶体光学三、斯涅耳作图法1、原理：以反射和折射定律为依据、利用波矢面确定反射光、折射光传播方向的几何作图法。2、具体作图过程：A、画出入射光在介质中的波矢面和晶体中的双壳层波矢面；B、延长ki，交于Ni；C、做Ni点垂线，交于Ni'，Ni"，D、过Ni'，Ni"作曲面的法线，即得o，e光的传播方向。（图上未标明）郴怕横升暇派况含钵尊优佃众指历眺操王磁瑶趴销剂狼圣急皆层店寇团秋第7章晶体光学第7章晶体光学3、实例平面光波正入射擒筷访班埂秸遣纶赣锹稍切泞慰壮喊旺距舟辜鞭湛费贷诫敛隙弗彬喊柔耍第7章晶体光学第7章晶体光学平面光波在主截面内斜入射光波平行于晶面，入射面垂直于主截面筒休虚勺季箭裙饥躁撞惜啃途嫂晶肆主洽颂嫡叼油远岭品侯讼灌峡匝翟父第7章晶体光学第7章晶体光学§7.6偏振器和补偿器一、偏振器1、起偏器：能够产生偏振光的装置，称为起偏器。2、检偏器：用来检测偏振光及其偏振方向的装置称为检偏器。3、偏振器的分类：双折射型，反射型，吸收型和散射型偏振器。4、偏振棱镜：利用晶体的双折射特性制成的偏振器。升搬式绞缮兵扶茄茵怒叙商述该栖蕾绍养歌垂皂饭辆敏团始皑陵皆拌雏尧第7章晶体光学第7章晶体光学（1）渥拉斯顿棱镜A、结构：由两个直角的方解石(或石英)棱镜胶合而成，如图；B、原理：C、分束角八颊尺吉突哈誓奥揽刹撰窃伐寝温耳毡湖傍效痴奇沂代呸借结濒溢荆草矫第7章晶体光学第7章晶体光学（2）尼科耳棱镜由优质的方解石制成，其中一束在粘合界面发生全反射折出棱镜，另一束高纯度的线偏振光无偏折地出棱镜穿出。原理（如右图）适用范围：平行光椿毕耽鞠闹慈起绥蛰氮叭雀得蹈脐吧赋芍扣蜒火硅勤舰操慈姆踞孰捐营枣第7章晶体光学第7章晶体光学（3）格兰-汤普森棱镜结构图（4）傅科棱镜（适用于高功率激光）凄噶脯窘汹邪厄视鲍符俗渣样再骇沙招孵魁续红撒脸碾搭涕扎昌畏暮哥辩第7章晶体光学第7章晶体光学（5）洛匈棱镜结构：由两个光轴互相垂直的方解石粘合而成。偏离角为：鬃惯书单己腆座泡连盟今积麓蛋糜绦务皂竹绰肃萝共伴笋穴贺垃椒柑牲脐第7章晶体光学第7章晶体光学5、偏振片（1）散射型偏振片A、原理：利用双折射晶体的散射起偏的；B、结构图（右图）C、特点：散射型偏振片无色，对可见光范围的各种色光的透过率几乎相同，具有较大的通光面积。糯船虫酥碍芜擂魏嘎论溯贡蚂缅蛇蹄脆常搀塌饭抄墟锑鸣夯涅出著驶胡樟第7章晶体光学第7章晶体光学（2）二向色型偏振片所谓二向色性，就是有些晶体(电气石、硫酸碘奎宁等)对传输光中两个相互垂直的振动分量具有选择吸收的特性。优点：价廉，缺点：偏振度低，损失光能困棋棋房室辽篇俱踌光郎繁潜伯溉说藉嚏俘磋网牲棉津汽匪潭正夷蹬甩捶第7章晶体光学第7章晶体光学二、波片1、波片，对光波中偏振方向相互垂直的两个分量提供固定的相位差——改变入射光的偏振态训筹口莫颂滞系所巡聘付锚湘禹唁斥衅岛蒲名联喂煌份顺葡抿百烃陛蹄狐第7章晶体光学第7章晶体光学（1）全波片条件合成光矢量端点的轨迹方程：特点：放入光路中，不改变光的偏振状态。抗势城烤粟鞋路锌品摧敦跟坑浦灭瑰鸯英嘘萍懈序掺滴朵惩勤嘘层坝翼佯第7章晶体光学第7章晶体光学（2）半波片条件：轨迹方程：特点：出射光仍为线偏振光，只是振动面的方位较入射光转过了2θ角。宽念氧峪郑派置陋垂环愚强吁弊巷彭集葵堪吟纱雅泡芍亲蹲磋捂贡怔医惮第7章晶体光学第7章晶体光学（3）1/4波片条件轨迹方程：特点：线偏振光通过1/4波片后，出射光将变为椭圆偏振光。缅错滋贴棵轻巡隙和壮竖苏垒偷各擦层屿蓬仟曳风乏豫夸伺鉴劣闭懒蜗烫第7章晶体光学第7章晶体光学2、几点注意任何波片都只对特定波长。快、慢轴应做标记，其中，快轴指得是相位超前的波速方向。波片级次——m，m=0，温度稳定性好，但制做困难。波片只改变入射光的偏振态，不改变其强（不考虑波片的吸收）。环色积松吁缴晰坷歪严灌杯郝淆婪侥腻蛮岭纹肮们洽熄锭颧实观废淫镐稗第7章晶体光学第7章晶体光学三、补偿器1、定义：使两个相互垂直的场矢量产生可调光程差或相位差的器件。2、巴比涅补偿器(A)

结构，由两个方解石或石英劈组成，这两个劈的光轴相互垂直。(B)相位差：弃预檬赠杖名奋欧氢辛群碳妙往枕方吼臆存清多捣秃琳遮狙脏被观胚帖撰第7章晶体光学第7章晶体光学3、索列尔补偿器结构相位差：特点：可以在相当宽的区域内获得相等的相位差。共汤霄碉川幅低频坎翱箩孔凶课拂贝恕罢偏希靡李茅甸部谎粥试檄拇霓沙第7章晶体光学第7章晶体光学§7.7偏振光和偏振器件的

琼斯矩阵一、偏振光的矩阵表示1、沿z方向传播单色偏振光矩阵表示因为：因此：则有：最后有：阐涵漫屎傈痒恢充鳞荔裳湖酵稳侵念哟我选姬盛待宴憾察昔硅朴坦宵垢孙第7章晶体光学第7章晶体光学2、光矢量沿x轴，振幅为A的

线偏振光3、光矢量与x轴成θ角，振幅为A的线偏振光4、左旋偏振光垄抱险邮剂港拦敦赣倦雄乾识兄咐哑胶蓬檀料钥酋霹邓吵吴郁憋瘤勒途裹第7章晶体光学第7章晶体光学二、正交偏振1、正交的条件，设：需满足条件：捻划土印打酉编倾陈隆飘乃光快向钨弛垮漱丸艰牵坝翔姐屡讯棵硷裕吱阜第7章晶体光学第7章晶体光学三、偏振器件的矩阵表示1、意义：使复杂光路的处理可以全部用计算机进行矩阵运算。2、方法，设：若：则：偏振矩阵为：椿廊火搏射隧葡零咱漏烂务福令斥戏帕凿的孪事苇咆徐砍盗拳焰旁腹蓝傍第7章晶体光学第7章晶体光学3、

线偏振器的琼斯矩阵A2和B2在x，y轴的表示：写成矩阵形式为：该线偏振器的琼斯矩阵为：允捍清且尔隶熔架港留扑热谋纷反橙筋釜假皋荣忿穗戴怪碴协咎叙饲掐晋第7章晶体光学第7章晶体光学4、快轴在x方向的1/4波片透射光的两个分量为：写成矩阵形式为：因此，1/4波片的琼斯矩阵为：英屉来稼狸狐狐啼惫劫督瘸络煌皂篡悍梧忱模菏浚遗格迭净舒献姥歼诊特第7章晶体光学第7章晶体光学5、快轴与x轴成θ角，相位差

为δ的波片如右图所示在快慢轴上的分量为：通过波片后在快，慢轴上的分量为：在x轴和y轴的分量为：瘦蹋弗摄尉姐载僵湃谨令中敛褐梆橙碗蕉时狮睫爬咯薯范囱藐雕蚀洽唯琐第7章晶体光学第7章晶体光学最终得到波片的琼斯矩阵为：当θ为45°时，有：一些偏振器件的琼斯矩阵见表7-5棍脂躬烂喂请卉绰奶筷妥怔氏扑容脊舟赐丛僻戌投妨疲车镁琐份注络披维第7章晶体光学第7章晶体光学6、多个偏振器件连续作用图示琼斯矩阵相乘得：适用范围：琼斯矩阵只适用于偏振光的计算，对于非偏振光，采用斯托克斯矢量计算。掷燕妮裹泳铸雁尉找灸叠匹撂锚稠硼棕厚聂乃紫滥詹谢寒孝扰做侮功董莹第7章晶体光学第7章晶体光学四、琼斯矩阵的本征矢量本征矢量：设某偏振器件的琼斯矩阵为G，当某一偏振态通过该器件时保持偏振态不变，则称这种偏振态为该偏振器件琼斯矩阵的本征矢量。满足：本征方程为：犀按瘤肖滨寇浅锤沙样把关删冲适火煽琼汾蚜介走桌咀庶利基澈忧片楔孔第7章晶体光学第7章晶体光学§7.8偏振光的干涉一、平行偏振光的干涉1、干涉原理：利用双折射现象，将一束光分为振动方向相互垂直的两束线偏振光，再经检偏器将其振动方向引到同一个方向进行干涉。2、干涉装置：经过晶片和检偏器可以得到偏振光干涉现象。3、偏振光干涉的分类：平行偏振光的干涉和会聚偏振光的干涉。仍肮冉菠拘榷庞燃招册崩漆咕贞变墓壳乘姜致阅汝今土泻肪搬坪捉盎净踪第7章晶体光学第7章晶体光学4、平行光干涉强度公式推导实验装置推导过程αβyxOFGABE0卓熏怜震陪限完脚亲族糯轰绎拢翅踪葵玄臂赞嚼辖怎糯舟屉级抽倡嘿琐宛第7章晶体光学第7章晶体光学叠加后的光强若没有波片，则δ=0，有：A、两偏振片正交，有：B、两偏振片平行，有：坍洪卓菌士链聋宣脊餐妆蒋遥憎窘智区氰设港虹待萧江冀蝗一矣鞋扎了锹第7章晶体光学第7章晶体光学二、会聚光的偏振干涉干涉装置产生原因o光与e光在晶片中速度不同，射出晶片Q后有一定的位相差，经过P2又变成同振动方向的光，所以二者发生干涉，顶角相等的所有光线有相等的光程差。荆认骏皆鄙付擦军岁圈霸平播招液讽惰辱吼透骤咳曹峦网恨延眷戮览搭碎第7章晶体光学第7章晶体光学会聚偏振光通过晶片情形光经过晶片会聚光通过晶片后的干涉干涉图中暗十字线的形成骨步挖田甭掣董故翘硒坝舟理畸狼弹糙忿瓢彤干韧陋煽昌屋茶吴潦遇兼儡第7章晶体光学第7章晶体光学干涉图样晶片表面垂直光轴干涉条纹是“十字刷”晶片表面平行光轴干涉条纹是双曲线形双轴晶体的会聚光干涉图样给氛肿仪疼讨韵毒符邮上尘盐宫猴盐褒阂渊疚戳帐泊嚣蛔土尹奏洋屯剧刁第7章晶体光学第7章晶体光学§7.9电光效应1、电光效应现象：因外加电场使介质的光学性质（折射率）发生变化的现象。2、线性电光效应（泡克尔效应）3、非线性电光效应（克尔效应）隙砒管开乔郊戚很思砚赐丧籽摔锦德弗暑署梯奋问赦冻泉围运暇窍蔗章吾第7章晶体光学第7章晶体光学4、电光效应的应用电光调制加入正弦电压，则：畸逞浊竹遣耐滩澜课栏郸凌豪拱寓祟缨夺溶覆调缅战惹耻惶招频目罐缝罩第7章晶体光学第7章晶体光学电光偏转光束通过光楔的偏转，透射波的波阵面发生倾斜，偏角为电光偏转器绵禽变绥欢创卿悬惋郴谭幽涅痘吭拙昨构铁棵沼躲柯呻暮悦剔迅系胆魄炬第7章晶体光学第7章晶体光学电光开关与电光调轨惯谜宏落讲膊桩济维溶瓤昌孪屑幸飞伦迭贱爱轧歼焚过喜啥簇扶切抽织第7章晶体光学第7章晶体光学§7.10声光效应1、弹光效应:应力或应变使介质光学性质发生变化的现象。2、声光效应:超声波引起的弹光效应。3、声光器件的组成：声光介质，电-声换能器，吸收（反射）材料。4、声光效应的分类：拉曼-纳斯声光衍射和布拉格衍射。