7郭永康+光在晶体和液晶中传播-3.ppt

CH7 5偏振光的干涉interferenceofpolarizedlight 7 5偏振光的干涉 P2后o光e光振动方向相同 位相差 有无条纹 晶体光轴在偏振片P1与P2的透振方向之间 因子 来源于投影中 和反向 输出光强与其振幅的平方成正比 相干相消 相干相长 晶体光轴在偏振片P1与P2的透振方向之外 特殊情况 1 2 有 正交 平行 讨论 劈尖形晶片产生的的干涉现象 两偏振片平行在同以厚度处满足 亮纹 平行于棱边的直线 等厚干涉图样 亮纹 暗纹 干涉是由位相差恒定的o光 e光得到的 在同一厚度的晶片处出射位相差恒定的两束偏振光 二者在P2处得到同一方向振动 进行相干 转动P2 当P2与P1垂直 亮纹 暗纹 暗纹 亮纹 显色偏振 白光入射晶片 厚度均匀 1 相差 1满足干涉相长 该色光强为极大IM o光e光之间相差 2 相差 2满足干涉相消 该色光强为极小Im 45 Im 0 该色光在屏上消失 屏上呈现 2的互补色 显色偏振 1 由显色偏振 验测在两偏振片之间的薄片是否是晶片 2 波晶片 可根据屏上呈现的颜色判断出发生干涉相消的光波波长 从而求出晶片的或d值 若波晶片 尖劈形状用白光照明 在某种波长出现暗纹的地方 显示出它的互补色 整个屏上的条纹平行于棱边 波晶片厚度不均匀 则整个屏上呈现不规则的彩色花样转动任何一个元件 彩色会随之发生改变 会聚偏振光的干涉 或P1 P2 屏上 以透镜光心为中心的同心圆环 图样解释 1 圆环纹的形成 2 十字的形成 十字 在P1方向和垂直方向出现十字 周期性变化明暗交替的干涉圆环 与P1 P2在屏上呈现互补色 例1厚为0 025mm的方解石晶片 其表面平行于光轴 置于正交尼科耳棱镜之间 晶片的主截面与它们成45 角 试问 1 在可见光范围内 哪些波长不能通过 2 若转动第二个尼科耳棱镜 使其主截面与第一个尼科耳棱镜相平行 哪些波长不能通过 解 1 这是一个由偏振光干涉引起的显色问题 因为随波长的变化很小 可以不考虑其色散 当N1 N2时 两个分振动的位相差为 时 两分振动干涉相消 钠黄光通过此晶片后 o光和e光的光程差为 2 若使N1 N2 二分振动满足相象消 例2 两个偏振片的透振方向夹角为60 将一块楔角的石英尖劈置于两偏振片之间 其光轴与两偏振片透振方向均成30 角 用一波长平行钠黄光照明 已知石英的主折射率试求干涉条纹间距以及条纹可见度 x 劈尖后垂直振动偏振光间的位相差 干涉相消 出现暗纹 即在劈尖顶点为零级条纹暗纹 条纹间距 偏振光干涉的强度分布 暗纹 亮纹 当两个偏振光平行或正交时 条纹可见度为1 CH7 6旋光性及圆二色性opticalactivephenomenonandcirculardichroism 当线偏振光沿某些晶体 如石英 的光轴方向传播 或通过某些溶液 如蔗糖 酒 石酸溶液 时 它的振动面将以光的传播方向为轴旋转 这种现象称为旋光现象 偏振光振动面旋转的角度 与旋光物质的厚度d成正比 溶液旋光物质 称为该晶体的旋光率 单位是度 毫米 7 6旋光性及圆二色性 迎着光的传播方向看 使振动面沿顺时针方向旋转的物质称为右旋物质 逆时针方向旋转的称为左旋物质 左旋右旋 旋光率与波长的关系 各向异性的介质中 右旋晶体中 右旋圆偏振光传播速度较快 左旋晶体中左旋圆偏振光传播速度较快 圆双折射解释旋光现象 E L和E R的合成矢量E 即为出射线偏振光的光矢量 光矢量反时针旋转角度 左旋晶体 即 右旋晶体 即 反时针旋转 顺时针旋转 物质对入射光所分解成的左旋 右旋圆偏振光的吸收率AL和AR不完全相同 通过厚度为d的旋光物质后 射出的两束圆偏振光的位相差为由于不等同的吸收 它们的振幅不再相等 出射光为两束频率相同 振幅不等 有一定位相差 左旋 右旋圆偏振光 合成为椭圆偏振光 ER 圆二色性 合成的椭圆偏振光的特征值 椭圆值 和吸收率差都可以用来描写圆二色性 例1在两个尼科耳棱镜之间插入一块石英片 可以消除眼睛最敏感的黄绿光 5500 设对此波长的旋光率为24 mm 求下列情况下晶片的厚度 1 两尼科耳棱镜主截面正交 2 两尼科耳棱镜主截面平行 解 1 若N1 N2 要消除黄绿光 应该使该波长的光在通过石英旋光晶片后 振动面旋转180 则 1 若N1 N2 应使黄绿光通过石英片后 振动面旋转90 则即晶片厚度为3 75mm的奇数倍时能对此波长消光 例2如何用一个白光光源和两个偏振片确定一个厚度为1mm的石英旋光片是左旋还是右旋的 解旋光率 是波长 的函数 有表7 7 A可知 旋光率随波长增大而减小 而且当旋光片厚度不超过1mm时 光矢量的旋转角度不会超过90 利用旋光色散 将待测旋光片K置于两平行偏振片P1 P2之间 用白光照明 如图所示 若K为右旋石英片 则可见光中各种波长的光矢量经K后都向右旋转 且波长越短的光 其光矢量旋转的角度越大 这时 若将偏振片