光在晶体表面的折射和反射1556715次

界面上产生的两个折射或反射光是线偏振的，它们的振动方向相互垂直。(自然光)，15.4晶体界面处光的双折射和双折射。虽然已经讨论了光波在晶体中的传播特性，但为了解决实际问题，有必要了解光波在晶体表面折射或内反射的情况。波法线，光的方向，假设单色平面光波从空气入射到晶体上，k1，k1和k2分别是入射光，反射光和折射光的波矢，它可以从光的电磁场理论中得到。首先，光在晶体表面的折射和反射定律的一般形式的反射和折射定律仍然有效，即对于界面上的任何位置矢量，入射波、反射波和折射波的波矢量都在入射平面内。波矢K在界面上的投影大小不变，即由于普通晶体中波法线(波矢)的方向与相应光线的方向不一致，反射和折射的规律是，对于波法线，相应光线一般不再入射到平面上，不遵守折射和反射的规律。根据上述公式，公式中的(1) 1、1和2均为波法线方向。虽然反射光和折射光的波法线都在入射平面内，但它们的光线可能不在入射平面内。对于各向异性晶体，光的折射率随传播方向和电场振动方向而变化。如果光从空气发射到晶体，由于折射光的不同折射率n2，折射光的折射角2是不同的。(3)由于双折射和双反射的存在，满足方程的n1和1以及n2和2有两个可能的值。(2)确定光在单轴晶体中传播方向的方法1:计算方法：当入射光波的法线方向和晶体光轴方向已知时，折射(或反射)光的波法线方向由上述第一和第三方程得到，然后相应的光方向由第四方程得到。方法2:映射法，有两种方法：1、斯内尔映射法和2、惠更斯映射法。1。Snell映射法用于寻找波的法线方向：它基于折射和反射定律，采用波矢面映射法，可以很容易地确定晶体界面处光波的折射波和反射波的方向。折射定律规定，两个折射波的波矢总是在入射平面上。可以证明波矢面末端波矢径的切面法线是相应的射线方向。惠更斯映射法是用来寻找光线的方向：根据惠更斯原理，它可以作为一种映射方法来直接寻找折射或反射光线的方向。此时，由晶体中的次级波源发射的波面是光面。当平面波垂直入射时，有两种特殊情况具有实际意义。下图显示了光轴晶面的表面平行于光轴切割的情况：此时，虽然只有一束折射光，但它包括e光和o光，并且它们的传播速度不同，它们的e矢量彼此垂直。因此，通过芯片后，两者之间有一个固定的相位差。(类似于光轴垂直于绘图表面的情况)，下图左侧是光轴在绘图表面并垂直入射的情况；在图的右侧是当光轴垂直于图面并且平面波倾斜入射时的情况。实施例1平行钠光入射到一块方解石(负单轴晶体)晶片上。如图所示，晶片的光轴在图中，并与晶体表面成300角。发现：1)o射线和e射线在晶片中的夹角；2)当晶片厚度为1毫米时，出射后的0光和0光的相位差不同。解决方案：1)根据斯内尔映射方法，图中显示：因此，O光波和E光波的波法线方向相位差和光程差之间的关系是，如果光程差是根据法向折射率n计算的，则e光波在与光轴成600方向上的折射率是根据公式计算的，方解石晶体的光轴与晶面形成30角，并且在入射面内， 当钠黄光以60的入射角入射到晶体上时(即，如图1所示，入射光直接与晶体的光轴方向相反)，计算晶体中光的折射角？ 晶体中会出现双折射吗？如图所示，单轴晶片的光轴垂直于表面。晶体的两个主要折射率分别是，证明当平面波以入射角入射到晶体上时，晶体中非常光的折射角可以通过以下公式计算(正晶体)，光轴，和，证明图形和光轴之间的角度是，因为，18，1，偏振器件，1。尼科耳棱镜(W.Nicol，1828)材料：方解石，(1)偏振棱镜，15.5晶体偏振装置，功能：产生偏振光或检测偏振光。19，方解石，加拿大树胶到钠黄光，光轴，o，e，全反射临界角：以76o角入射。角色：作为起偏器或分析器。偏振器：20，2。偏光棱镜，偏光器：格兰-唐姆孙棱镜，光轴方向使0光和E光对应于0和ne。no (1.6584) n (1.55) ne (1.4864)。当入射光束不是平行光或平行光不正常时，孔径有缺陷，当上偏转角大于某一值时，o光的入射角小于临界角，这样就不会发生全反射，它的一部分通过棱镜。当下偏角大于一定值时，由于E光折射率的增加，O光发生全反射，因此没有光通过棱镜。孔径角与所用的波段、粘合剂的折射率和棱镜的底角有关。3.格兰-福柯棱镜，23，(2)。罗匈牙利棱镜，材料：应时，1。Wollastonprism:使用两个正交的光轴分解光。材质：冰洲石。(2)偏振分束棱镜，制作，原理，思维，缺陷，O变成E光，E变成O光，O，2。材料：应时(正晶体)，制造，原理，思考，26，2。波片(相位延迟器)，它的作用是：光路差和通过波片时的0光和E光的相位差，D是波片的厚度。为了用两个相互垂直的振动方向来延迟光的相位。产品：由单轴透明晶体制成的平行板，光轴平行于表面。振幅关系，27，1，全波片，这种晶片叫做全波片。性质：1)不改变入射光的偏振状态；2)只能增加光程差。28o光和E光之间的光程差称为半波片。1)当椭圆偏振光入射时，出射光仍然是椭圆偏振光，但旋转方向相反；2)当线偏振光入射时，出射光仍然是线偏振光。如果入射线性偏振光和快(慢)轴之间的角度为，则出射光的振动方向朝快(慢)轴旋转2。A0输入、A0输出、A输出，通过1/2波片，产生的附加相位差。出射光或0之间的相位差，还是由于平面偏振光的反转而使电矢量的振动方向反转？波片被称为四分之一波片，并且四分之一波片的最小厚度是：如果当n0ne时，e光在前，波片的快轴是e矢量的方向。3，/4波片，特性：1)当线偏振光入射时，出射光是椭圆偏振光；2)具有快轴和慢轴的45度线偏振光入射，并且出射光是圆偏振光。快轴：晶体中传播速度快的光矢量的方向称为快轴。慢轴：慢轴是光矢量在晶体中缓慢传播的方向。3)圆偏振光在之后变成线偏振光圆偏振光通过1/4波片，入射光的两个正交分量之间的相位差为/2，通过1/4波片，产生/2的额外相位差出射光，正交分量之间的相位差为0，成为平面偏振光，电矢量与光轴、e轴、o轴、x、y、e轴、o轴、x、y、成45o角，圆偏振光通过1/2波片，通过1/2波片然而，由于相反的相位，旋转方向是相反的、e轴、o轴、x、y、e轴、o轴、x、y、椭圆偏振光穿过波片，入射光和正交分量具有任何固定的相位差、e轴、o轴、x、y穿过波片，产生附加的相位差，并且出射光是，相位差仍然是固定的任意值并且仍然是椭圆偏振的，(4)当采用其他值时，合成光波被椭圆偏振光通过1/2波片产生额外的相位差，反相导致旋转方向相反、e轴、o轴、x、y、e轴、o轴、x、y，椭圆偏振光通过1/4波片产生额外的/2相位差，需要根据入射分量之间的相位差具体分析补偿器为39，因此任何偏振光都可以表示为：a .光矢量相互垂直，b .两个线性偏振光以恒定相位差沿相同方向传播的组合。 15.6，极化矩阵表示，40，2，极化矩阵表示，41，称为归一化琼斯矢量，即除以模数值，速度大，相位积累小；快轴小，慢轴大。42，1。线偏振光的归一化琼斯矢量：如果光矢量是沿着X轴的，并且Ax=1Ay=0，那么：43，2。求长轴沿X轴，长轴与短轴之比为2: 1的右旋椭圆偏振光的归一化琼斯矢量。根据已知条件，偏振光的正交性为：44，3，省略公因数：同样，左旋偏振光：右旋偏振光和左旋偏振光是正交的。45，琼斯表示应用-正交偏振：旋转方向相反且振幅相等的圆偏振光组合成线偏振光：46，3，偏振器件的矩阵表示，47，解决方案：光的偏振态为：线偏振器的琼斯矩阵，其透光轴与x轴成一角度，出射光沿坐标轴分解：48，从而获得线偏振器的琼斯矩阵为：49，其快轴与x轴成一角度， 产生相位差为的波片，试着找到它的琼斯矩阵，50，假设入射偏振光是，波片的快轴和慢轴上的A1和B1的分量是：以矩阵形式写的：51。 偏振光通过波片后，快轴和慢轴上的复振幅为：所以通过波片后，x轴和y轴上又有：52，分裂A1和B1，有，53，54，解：自然光通过偏振器变成线偏振光，I0/2，其琼斯矢量为：1/4波片， l/2和l/8波片的琼斯矩阵分别为：自然光通过光轴与X轴夹角为45的线偏振器后，通过1/4、1/2和1/8波片。 波片的快轴沿Y轴，透射光的偏振态由琼斯矩阵计算。输出光为左旋椭圆偏振光，读数偏振片的工作原理是：分别沿四分之一波片的快轴和慢轴选择x轴和y轴，使玻璃的快轴和偏振片的透光轴(x轴)成45度。57，通过偏振器的线偏振的琼斯矩阵为：四分之一波片的琼斯矩阵为：如果玻璃产生的相位差为，则其琼斯矩阵为：通过玻璃和四分之一波片的线偏振的偏振态为：58，结论为：1)线偏振发射fr，线偏振光的表示：比较：1，偏振光的变换，第7节，偏振光的变换和测量，1，获得椭圆偏振光和圆偏振光的方法：使用偏振器和/或4波片从自然光中获得，偏振光变换的产生和变换，以及变换后的自然光、线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光、线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光、* * * * * * * * * * * * * * * * *？什么？什么？什么？什么？什么？通过偏振器，通过快(慢)轴与偏振器成45度的四分之一波片，通过快(慢)轴与偏振器不成45度或0度的四分之一波片，通过四分之一波片，首先通过四分之一波片线性偏振，然后通过快(慢)轴与偏振器不成45度或0度的四分之一波片， 通过其快(慢)轴与椭圆的长(短)轴一致的四分之一波片，首先通过1/4波片将其变为线偏振，然后通过其快(慢)轴和线偏振形成45度的1/4波片。 2.偏振光检查。线偏振光自然光圆偏振光部分圆偏振光椭圆偏振光部分线偏振光部分椭圆偏振光。光强度会改变，但不会消失。光强变化，有消光位置，无光强变化，好，复习：光的偏振特性，(用实验方法识别光的偏振特性)，椭圆偏振光部分线性偏振光部分椭圆偏振光，自然光圆偏振光部分圆偏振光，无光强变化，有光强变化，消光位置无消光位置，好，波片快轴与最大光强方向重合，有光强变化和消光位置， 无消光位置和光强变化、无消光位置、光强变化、偏振光检测方法：使用相位延迟器和偏振器、检偏器、旋转检偏器，在检偏器和旋转检偏器前面加1/4波片，自然光、圆偏振光、部分圆偏振光，在检偏器前面加1/4波片，使波片光轴平行于最大光强，旋转检偏器，椭圆偏振光、部分线偏振光、部分椭圆偏振光、线偏振光，2、偏振光测量，1、线偏振光测量含义：判断是否为线偏振光； 确定线偏振光的振动方向。出发点：马吕斯定律，半影分析器：用来提高分析器的定位精度。半影分析仪的工作原理。椭圆偏振光的测定：表示偏振状态的参数(方位角、椭圆度Tg和在特定坐标系中的旋转)通过实验确定。或者两个偏振光在直角坐标系中振幅比和相位差。方法：使用1/4波片和分析器。步骤：1)首先，用分析仪测量椭圆主轴的方位角和椭圆度tg2；2)用四分之一波片和检偏器测量椭圆偏振光的旋转方向。1)设椭圆在Xoy坐标系中的琼斯矩阵为，检偏器的透光轴与X轴