《偏振光的干涉》PPT课件

1,14偏振光的干涉一、典型装置二、线偏振光通过波晶片后的偏振状态三、相干区干涉强度四、偏振状态的检验,2,一、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,3,?,?,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?,4,二、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,5,4)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,6,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,7,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,8,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,9,5)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,10,三、相干区干涉强度,相干区,相干光的振幅,11,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,12,合成结果,相位差,13,1)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,14,2)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?,15,3)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,思考:已知none推导条纹间距,16,石英劈尖的偏振光干涉（等厚条纹）,17,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）,18,硫代硫酸钠晶片的色偏振图片,19,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,20,利用偏振光干涉看到的结冰过程,21,利用偏振光干涉看到的结冰过程,22,利用偏振光干涉看到的结冰过程,23,利用偏振光干涉看到的结冰过程,24,利用偏振光干涉看到的结冰过程,25,利用偏振光干涉看到的结冰过程,26,利用偏振光干涉看到的结冰过程,27,利用偏振光干涉看到的结冰过程,28,利用偏振光干涉看到的结冰过程,29,利用偏振光干涉看到的结冰过程,30,利用偏振光干涉看到的结冰过程,31,利用偏振光干涉看到的结冰过程,32,利用偏振光干涉看到的结冰过程,33,利用偏振光干涉看到的结冰过程,34,利用偏振光干涉看到的结冰过程,35,利用偏振光干涉看到的结冰过程,36,利用偏振光干涉看到的结冰过程,演示完,37,四、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,38,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,39,5人工双折射,一、应力双折射二、电致双折射三、磁致双折射,40,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：,v各向不同,n各向不同,41,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,42,二、电致双折射(电光效应),1.克尔效应(二次电光效应),盒内充某种液体如硝基苯（C6H5NO2）,43,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,44,2.泡克尔斯效应(一次电光效应),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,45,noo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,46,三、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,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,47,6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,48,一、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,氯酸钠、乳酸、松节油、糖的水溶液等也都具有旋光性,49,a旋光率,旋转的角度：,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,50,二、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,光通过旋光物质后相位会滞后,51,在出射面上：,设入射时L、R初相为0,旋光物质长为l,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,52,由图示：,令,旋光率,与nRnL有关,53,三、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,54,四、磁致旋光,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,55,对磁致旋光物质