光学第25讲.ppt

1、: 在方解石这类晶体中存在一个特殊的方向，当光线沿这一方向传播时不发生双折射现象。,: 只有一个光轴（方解石、石英、红宝石等）,: 有两个光轴（云母、蓝宝石、硫磺等）,: 光轴与自然晶面（解理面）的法线构的平面。,：晶体中某条光线与晶体光轴构成的平面。,二、晶体的光轴、主截面和主平面,光轴,单轴晶体,双轴晶体,主截面,主平面,三、马吕斯（Malus）原理：,方位角：线偏振光的振动面与主平面的夹角。,o光的振幅：,e光的振幅：,马吕斯定律,o光:,e光:,四、单轴晶体中点光源的波面,在晶体内，一般传播速度与方向有关。同一传播方向上，两个相互垂直的振动方向上的光速一般也不相同。,球面,旋转椭球面,

2、正晶体 ne no,负晶体 ne no,e 光在垂直于光轴方向上的传播速率ve，在该方向的折射率ne主。其在其它方向上的折射率在 之间 。,为简略, 使用 代替,n0 ，ne称为晶体的主折射率,1. 光轴垂直于界面，平面波垂直入射,五、用惠更斯作图法确定晶体中光和光的传播方向,2. 光轴平行于晶面，平面波垂直入射,A,C,D,.,.,e,光轴,i,3. 光轴在入射面内并与界面成一夹角，平面波斜入射,4. 光轴垂直于入射面 平面波斜入射,2 产生线偏振光的元件,一、利用二向色性制成偏振片,电气石晶体,晶体的二向色性：晶体的吸收性质与光矢量振动方向有关的特性。,利用晶体的二向色性，可以制造偏振片,

3、H偏振片：将聚乙烯醇薄膜加热后，沿一个方向拉伸数倍，在放入碘酒溶液浸泡而成。,K偏振片：将聚乙烯醇薄膜放在高温炉中通以氯化氢作催化剂，除掉聚乙烯醇分子中的若干水分子，形成聚合乙烯的细长分子，再单向拉伸而成。,振动方向平行于拉伸方向的光矢量被吸收掉，垂直于拉伸方向的光矢量可以透过。,K偏振片的光化学性质稳定，能耐潮耐热，高温不分解。,人造偏振片在液晶显示器、偏振眼镜等方面广泛使用。,偏振片的起偏,非偏振光I0,线偏振光 I,偏振化方向 (透振方向),检偏：用偏振器件分析、检验光的偏振态,思 考,I 不变待检光是什么光,I 变，有消光待检光是什么光,I 变，无消光待检光是什么光,自然光或圆偏振光,

4、线偏振光,部分偏振光或椭圆偏振光,1、偏光分束镜: 渥拉斯顿棱镜,方解石 n0ne,由于两个棱镜的光轴相互垂直，因此:,棱镜1的 o光变成棱镜2的 e光，相当于光密到光疏； 棱镜2的 e光变成棱镜1的 o光，相当于光疏到光密。,二、偏振棱镜,2、格兰棱镜,no (1.658)n (1.55)ne(1.486),从普通光源中获得线偏振光的方法: (1) 利用各向异性物质的二向色性 (偏振片) 物质对振动方向显现出吸收系数的不同 (2)利用各向异性晶体的双折射(晶体偏振器) 物质对振动方向显现出传播速度的不同,通过厚为d 的晶片，o、e光产生相位差和光程差：,3 用波片(相位延迟片)改变光的偏振态

5、,光轴与两个表面平行的双折射晶体薄片称为波片。,从晶片出射的是两束传播方相同、振动方向相互垂直、频率相等、相位差为的线偏振光，它们合成为一束椭圆偏振光。,当 时为圆偏振光,o光和e光的振幅，与晶片光轴和入射的线偏振光振动方向的夹角有关：,(1) 四分之一波片, 线偏振光圆偏振光, 线偏振光线偏振光,从线偏振光获得椭圆或圆偏振光（或相反）,线偏振光椭圆偏振光,(2) 二分之一波片,使线偏振光振动面转过2 角度。,(3) 全波片,偏振状态不变,：使通过它的o光和e光有相位上的改变，因此也称为相位延迟器。,1/4波片，可产生/2的相位差 1/2波片，可产生的相位差 全波片,不产生相位差,总结:,各种

6、波片是对一定的 而言的。,注意：,波片的作用,补偿器(可调厚度的波片):,1巴比涅补偿器,两个分量之间的相位差为:,当光垂直入射时，分解成光矢量互相垂直的两个分量,光从不同部位通过时，d1-d2值不同，也随之改变.,巴比涅补偿器的缺点: 只能使用很窄的光束，因为宽光束的不同部分会产生不同的相位差,2索累补偿器,上楔可借助于微调螺丝在下楔斜面上平行移动上楔移动时，两楔总厚度连续变化，这使两楔总厚度与薄片厚度的差值连续改变，从而相位差也连续改变,例1: 如果起偏振器和检偏振器的偏振化方向之间的夹角为30 (1)假定偏振片是理想的，则非偏振光通过起偏振器和检偏振器后，其出射光强与原来光强之比是多少? (2)如果起偏振器和检偏振器分别吸收了 10%的可通过光线，则出射光强与原来光强之比是多少?,解：(1)设自然光光强为I0，通过第一偏振片 (起偏器)后的光强为,=0.304,(2)考虑偏振片的吸收,通过检偏器后的光强为：,例2: 图示的渥拉斯顿棱镜是由两个45的方解石棱镜组成的，光轴方向如图所示，以自然光入射，求两束出射光线间的夹角和振动方向。已知ne = 1.49，no=1.66。,已知： ne = 1.49，no=1.66,解：当自然光从AB表面进入晶体后，o光e,当光以450角进入第二个棱镜时，原来的,e光变为o光。,光沿同一方向传播，无