大学物理(波动光学部分)PPT课件

大学物理波动光学,本章重点：10-1、10-2、10-3、10-4、10-5、10-7,光学是历史悠久的物理学分支,也是现代物理学研究非常活跃的领域。它的发展分为以下几个时期：,波动光学-光传播过程中的干涉,衍射,偏振等现象和规律。,量子光学-光和其他物质发生相互作用的现象及规律。,光的本性:光的本性问题曾是物理学界争论不休的问题,直到1905年AlbertEinstein提出光子理论,争论才基本结束。,光学,1672年Newton提出微粒说一种实体粒子，哥里马第、惠更斯、托马斯.杨、菲涅耳等建立了波动说，1865年麦克斯韦建立了光的电磁理论,给光的波动说提供了有力的证据。,19世纪末,光电效应又使波动理论陷入困境.1905年A.Einstein提出了光子理论,指出光既具有波动性又具有粒子性-光具有波粒二象性,为光的本性的争论画上了句号.本章只讨论光的波动性,近代光学时期,萌芽时期,现代光学时期,几何光学,1、光（可见光）指真空中波长为40007600的电磁波。,一、光源,红橙黄绿青兰紫,光是横波,介质中（透明）,真空中,2、光源：发光的物体。根据激发方式不同普通光源分为：,1)热致发光：温度高的物体可发射可见光，如太阳、白炽灯等。,2)电致发光：电能直接转变为光能的现象.如闪电、霓虹灯等.,10.1光的相干性光程,光矢量：电场强度,3)光致发光：用光激发引起的发光现象。如日光灯；交通指示牌,4)化学发光：由化学反应而发光的过程。如燃烧。,2、普通光源发光机理:,1）光由光源中大量原子或分子从高能激发态向低能级状态跃迁时产生的。,2）原子或分子能量跃迁时发出频率和振动方向各不相同、长度有限的光波波列。,发光特点：光束是由频率不同、振动方向各异、无确定相位关系的各自独立的波列组成。,激光光源的特点：其发光机理是受激辐射。每个原子发出的光波列的频率、初相位、振动方向都相同。相干性好,2、光的相干性,1）单色光：具有单一频率（波长）的光。,2）复色光：含有很多不同频率的光。,3）准单色光：由一些波长相差很小的单色光组合而成的光。,4）单色光的获得：棱镜、滤光片等。,1）同频率、同振动方向、在相遇点相位差恒定为相干光。,二、光的单色性和相干性,2）补充条件,两束光在相遇点的光强差不能太大。,两束光在相遇点的光程差不能太大。,1、光的单色性,谱线宽度：光强为最大光强一半处的曲线宽度。,三、产生相干光的基本方法:,1、分波阵面法：,2、分振幅法：,同一波面的不同处发出的光为相干光。,利用光的反射和折射将一束光分为两部分。,四、光程光程差:,当光在某一媒质中（n）传播、通过路径r时，振动相位的改变量为,定义：若光在折射率为n的介质中传播的几何距离为r，则光程为nr。,物理意义：光在媒质中传播的路程r等效于相同时间内在真空中能够传播nr的路程。,1.光程,2、光程差及其与相位差的关系:,光程差：,如果光在折射率为n的媒质中传播时的速度为v，在时间内传播的路程为r，利用可得光程为,可见光程是媒质中传播的路程折合到真空中同一时间内光传播的相应路程。,3、光程的性质,在不同媒质中,两列光的光程相同时其相位变化也相同。,证明:设两种媒质的折射率为n1,n2,传播的几何距离分别为r1,r2,则相位的变化量分别为,当n1r1=n2r2时，相位变化,在两种媒质中，两束光的光程相同时,传播的时间也相同。,光程：把光在媒质中传播的路程按相位的变化相同或传播的时间相同的条件折合成等效真空中的路程。,证,例题：如图所示，S1和S2为两个相位相同的相干光源，发出的光经过不同路径在点P相遇。两光束的光程差为,由其光程差引起的相位差为,五、薄透镜不产生附加光程差。,结论：当用透镜观测干涉时,光线的传播方向可以改变,不会带来附加的光程差。这称为薄透镜的等光程性,六、明暗干涉条纹产生的条件：,用光程差表示为:,是光程差不是波程差。是真空中波长,不一定是实际波长。,二相干光在空间某点相遇,若二相干光源初相位相同,当光程差为波长的整数倍时,则二光波干涉加强,产生亮条纹.当光程差为半波长/2的奇数倍时二光波干涉减弱,产生暗条纹.如不满足上述条件,其光强介于二者之间.,k=0,1,2,3，,1801年英国科学家ThomasYoung首先成功实现光的干涉，证实光具有波动性。,一、杨氏双缝实验,1、实验现象及定性分析:,（空气中n=1）,2、光程差,由图知：,从S1与S2发出的光到达屏上点的光程差为:,所以得:,所以：,1、明暗条纹以O点为中心对称分布于屏上。,明纹位置:,当k=0时，对应O点中央明纹中心的位置,暗纹位置:,相邻的明（暗）纹的间距相等,2.影响条纹间距的因素：,1）条纹间距与双缝间距的关系,2）条纹间距与波长的关系,3、双缝干涉光强分布,4、干涉条纹重叠现象,若p距o较远,光程差较大,=k11=k22时,波长为1的第k1级明纹将和波长为2的第k2级明纹处于同一位置,称为干涉条纹的重叠.,用白光光源产生彩色干涉条纹,5.零级明条纹的位置,由图可知，由于，因此零级明条纹位于观察屏中心x=0处。如果，则零级明条纹将发生上下移动。例如，当光源S0沿竖直方向上移时，零级明条纹将下移。,例题1杨氏双缝干涉实验中双缝到屏的的距离为2.00米，所用单色光的波长.1）在屏上测得中央明纹两侧第五级条纹间距为3.44cm,求双缝间距d。2）将上述装置浸入n=1.33的水中求中央明纹两侧第五级的间距。,解：,2）浸入水中,例题2已知S2缝上覆盖的介质厚度为h，折射率为n，设入射光的波长为。问：原来的零级明条纹移至何处？若移至原来的第-k级明条纹处，其厚度h为多少？,解：1）从S1和S2发出的相干光所对应的光程差：,现在零级明纹的位置应满足：光程差为零,零级明条纹下移,2）原来-k级明条纹位置满足：,设有介质时零级明条纹移到原来第-k级处，它必须满足：,同一位置x,例题3在杨氏干涉实验中，当用白光（400-760nm）垂直入射时，在屏上会形成彩色光谱，试问从哪一级光谱开始发生重叠？开始产生重叠的波长是多少？,解设1=400nm，2=760nm，在杨氏干涉实验中，观察屏上明条纹的位置满足,x=0对应各波长k=0的中央明条纹中心，为白光。在其两侧对称地排列有从紫色到红色的各级可见光谱,在屏上中央明纹的一侧，如果从点o到k+1级最短波长1的明纹的距离，恰好大于第k级最长波长2=1+的明纹距离时，第k级光谱是独立而不重叠的。所以发生不重叠的级次k应满足的光程差为,即,所以可见光入射于双缝时，只有第一级光谱是独立的，第二级光谱与第三级光谱开始发生重叠。,设第二级光谱中与第三级的最短波长1（紫光）发生重叠的波长为，则屏上开始发生光谱重叠的点P处应满足的光程差为,1、菲涅耳双面镜实验：,二、其它分波阵面的干涉实验：,2、洛埃德镜实验,P,M,当屏幕P移至B处，从S1和S2到B点的光程差为零，但是观察到暗条纹，验证了反射时有半波损失存在。,光程：若光在折射率为n的介质中传播的几何距离为r，则光程为nr。,相位差与光程差的关系:,为真空中的波长,干涉加强和干涉减弱的条件：,杨氏双缝干涉：,光波经薄膜两表面反射后相互叠加所形成的干涉现象称为薄膜干涉现象。,现象：在日常生活中，我们经常可以见到：雨天路面上积水的表面出现彩色的花纹、肥皂泡在阳光下五光十色、昆虫(蝴蝶、蜻蜓等)的翅膀在阳光下形成绚丽的彩色等，这些都是由于光在薄膜上、下两个表面反射的光波相互干涉的结果，称为薄膜干涉。,10-3薄膜干涉,一薄膜干涉,Interferencewiththinfilm,折射率为n厚为e的均匀平行薄膜处于上、下折射率分别为n1和n2的媒质中，用单色扩展光源照射薄膜，其反射光和透射光如图所示,分振幅法形成相干光2、3,光程差为：,式中为附加光程差。,（）若n1nn2，n1nnn2，,薄膜干涉的基本原理:,注意：透镜不产生附加光程差。,由折射定律：,由几何关系可得出:,1.光程差,等倾干涉:若薄膜厚度不变，光程差随入射角的变化而变化，此时相同倾角的入射光对应同一条干涉条纹，称为等倾干涉；等厚干涉:若入射角不变，光程差随薄膜厚度的变化而变化，此时相同厚度的薄膜对应同一条干涉条纹，称为等厚干涉。,薄膜干涉可分为等倾干涉和等厚干涉两类。,2、薄膜干涉加强与减弱的条件：,薄膜干涉的光程差与光的入射角i和膜厚e有关。,1、观察等倾干涉的装置图.,二、等倾干涉,明条纹条件：,由于入射角i相同的光线具有相同的光程差，所以屏上会形成一个明环。,暗条纹条件：,在屏上会形成一个暗环。,入射角相同的光线形成同级干涉条纹，这种干涉称为等倾干涉。,扩展光源发出的不同方向的光，入射到厚度均匀的薄膜。,2、条纹特点：,1）干涉条纹为内疏外密的同心圆环。,2）中心环的明暗取决于光程差。,以相同的入射角i射入薄膜,经反射产生的相干光具有相同的光程差,且被会聚于以o点为圆心的同一个圆上,形成属于同一级的干涉条纹。,当入射角i=0时,经透镜后会聚于同一点O。,3）圆环中心处级次最高，外缘条纹级次低。,中心处的条纹级数最高:在屏上可观察到一组明暗相间的圆环状干涉条纹,其明暗条件由上式确定,当i=0时,k取最大值,即圆心处k最大.当为亮点时：,4）对白光源，同级明纹中波长大的对应的入射角小，在干涉环中靠近圆心，产生彩色干涉圆环，且由内到外按红到紫分布。,5）薄膜透射的光，也可看到干涉环，它和反射光形成的干涉环是互补的。,光程差最大，K最大。所以中央条纹级次最大。,三、增透膜与增反膜：,1、定义：增透膜：增加透射率的薄膜叫做增透膜。,增反膜：增加反射率的薄膜叫做增反膜。,2、条件：（i=0）,增透（反）膜只对某一波长的光效果最好。一定厚度e的薄膜对波长1为增透膜，对波长2可能为增反膜。,1.增反膜：若给透镜镀上比其折射率更大的材料，单色光垂直入射时，镀膜上下表面反射形成的相干光的光程差,干涉加强,这时透镜的反射率得到提高，透光量减少,2.增透膜(n1n(k+1)min时，k级和k+1级光谱将出现重叠现象。,例题二级光谱重叠部分光谱范围,二级光谱重叠部分:,蝴蝶翅膀上的周期衍射结构,羽支横截面上的纳米尺度周期结构,光谱分析：由于不同元素（或化合物）各有自己特定的光谱，所以由谱线的成份，可以分析出发光物质所含的元素或化合物；还可以从谱线的强度定量地分析出元素的含量。,光栅的分辨本领：光栅的分辨本领是指把波长靠得很近的两条谱线分辨清楚的本领，是表征光栅性能的主要技术指标。通常把光栅恰能分辨的两条谱线的平均波长与这两条谱线的波长差之比定义为光栅的分辨本领，用R表示，即：,一个光栅能分开的两波长的波长差越小，其分辨本领就越大。根据瑞利判据可知，一条谱线的中心恰与另一条谱线距谱线中心最近的一个极小重合时，两条谱线恰能分辨。,K级主极大满足的条件为,极小满足的条件为,=，因而得,化简得,所以光栅的分辨本领为,由此可知，光栅的色分辨本领与光栅的狭缝数和光谱级次k有关，这就是为什么光栅在单位长度上的刻痕越多，光栅质量就越好的原因。,例题1用波长为=589.3nm的单色平行光，垂直照射每毫米刻有500条刻痕的光栅。问最多能看到第几级条纹？总共有多少条条纹？,解：由题意可得光栅常数为,根据光栅方程可得,k的可能最大值相应于sin=1，可得,k只能取整数，故取k=3，即单色平行光垂直入射时能看到第三级主极大明纹。总共有2k+1=7条明纹。,例题2波长为500nm和520nm的两种单色光，同时入射到光栅常数d=0.002cm的衍射光栅上。紧靠着光栅后面，使用焦距为2m的透镜把光线会聚到屏幕上，求这两种单色光第一级和第三级谱线的宽度。,解根据光栅方程可知，对k=1，k=3分别有,以xk表示第k级谱线与中央亮线间的距离，则有,所以,例题3:透射光栅,500条/mm,=0.59m,a=1.010-3mm求:平行光垂直入射时能看到第几级光谱线,几条光谱线?当以300入射时能看到第几级光谱线,几条光谱线?,解:光栅常数,(1)最大级数,故光谱中第2、4、6级缺级,所以只有0,1,3级，共5条谱线.,最多能看到第3级谱线,光谱缺级为,（2）斜入射时，与在法线同侧时取正值,所以能看到的最大级数是第5级,即,在另一侧只能看到第1级.又因缺偶数级,所以只有5条光谱线.分别为5级，3级，1级，0级，-1级,例题4用波长为600nm的单色光垂直照射一平面光栅，测得第二级主极大的衍射角满足sin=0.3，且在此主极大上恰能分辨=0.03nm的两条光谱线。第三级谱线缺失。求此光栅的参数（即光栅的狭缝数N，光栅常数d，缝宽a）。,解：根据光栅的分辨本领可得光栅的狭缝数,根据光栅方程可得光栅常数,根据光栅衍射主极大缺级条件可知最小缝宽,当时k=1，k=3，可得a=1.3310-6m。,例题5用波长为600nm的单色光垂直照射在一光栅上，相邻两明纹分别出现在sin=0.2和sin=0.3处，第四级缺级。求：1）光栅常数。2）光栅上狭缝可能的最小宽度。3）选定上述a、d，给出屏上实际呈现的级数。,解1）设sin=0.2处的级数为k。sin=0.3处的级数为k+1。,由得：,可看到k=0,1,2,3,5,6,7,9级，共15条谱线。,3）能够看到的最大级数为,一、X射线的发现和特性：,1895年X射线由德国物理学家伦琴发现。它是一种电磁波，波长在10-1A-100A范围。,X射线有如下特点：在电磁场中不发生偏转，使某些物质发荧光，使气体电离，底片感光，具有极强的穿透力。,1912年，德国物理学家劳厄用单晶片作为空间三维衍射光栅，观察X射线的衍射现象，在照相底片上得到一系列感光斑点劳厄斑点。,1、空间光栅与劳厄斑点：,二、X射线在晶体上的衍射：,劳厄实验的意义:,证实了X射线的波动性；证实了晶体中微粒（原子、离子或分子）是按一定规则排列的，其间隔与X射线的波长同数量级。,2、布喇格公式：,4）各层“反射线”相互加强而形成亮点的条件：,布拉格公式,一束单色的、平行的X射线掠射到晶面时，一部分将被表面原子散射，其余部分将被内部各原子层所散射。,2）每个原子层散射的射线中，只有满足反射定律的射线强度最大；,3）相邻两晶面所发出的“反射线”的光程差为：,1913年英国布喇格父子提出了一种解释射线衍射的方法，给出了定量结果，并于1915年荣获物理学诺贝尔奖,2）已知X射线的波长，确定晶格常数d，研究原子结构、晶体的结构，进而研究材料性能。X射线结构分析,DNA晶体的X衍射照片,DNA分子的双螺旋结构,1）已知晶格常数d，得到X射线的波长。,例：对大分子DNA晶体的成千张X射线衍射照片的分析，显示出DNA分子的双螺旋结构。,光栅衍射：光栅衍射条纹是单缝衍射和多光束干涉的综合效果。,缺级现象,最高级次满足,X射线的衍射：,光波是电磁波，电磁波中起光作用的主要是电场矢量，所以电场矢量又叫光矢量。电磁波是横波，所以光波中光矢量的振动方向总是与光的传播方向相垂直。,对一束光波的整体而言，在垂直于光传播方向的平面内光矢量可能有各种不同的振动状态称为光的偏振态。,一束光波是由无数个传播速度相同、频率不尽相同、振动方向和初相位随机分布的波列所组成。,一、光的偏振性,1、自然光：普通光源发出的光。包含着各个方向的光矢量，在所有可能的方向上的振幅都相等的光叫自然光。,二、常见的偏振态：,表示：,2、线偏振光：,只含有单一方向光振动的光叫做偏振光。也称为线偏振光、平面偏振光、完全偏振光。,表示：,可沿两个方向分解,光传播时，光矢量绕着传播方向旋转。若迎着光的传播方向看去，光矢量端点的轨迹是一个圆，为圆偏振光。若光矢量端点的轨迹是一个椭圆为椭圆偏振光。,3、圆偏振光和椭圆偏振光：,4、部分偏振光：,某一方向的光振动比与之相垂直方向的光振动占优势的光。自然光加线偏振光、自然光加椭圆偏振光、自然光加圆偏振光，都是部分偏振光。,表示：,线偏振光,可分解为两个互相垂直的、有固定相位差的两个光振动.,右旋,左旋,偏振片：把具有二向色性的物质涂在两个玻璃片之间制成一种用于起偏和检偏的光学元件偏振片。,透振方向：偏振片上允许通过的光振动方向称为偏振片的偏振化方向。或称为偏振片的透振方向。,某些晶体（如硫酸碘奎宁、电气石或聚乙烯醇）对某一方向的光振动全部吸收，允许与之垂直的光振动几乎不吸收（允许通过），这种性质称为二向色性。,三、偏振片马吕斯定律,1、偏振片,二向色性：,2、偏振片的起偏和检偏：,起偏：由自然光获得偏振光的过程称为起偏。,检偏：用于鉴别光的偏振状态的过程称为检偏。,产生起偏作用的光学元件称为起偏器。,用于检偏的光学元件称为检偏器。,二、马吕斯定律：,一束光强为的线偏振光，透过检偏器以后，透射光强为：,马吕斯定律,为线偏光的振动方向与透振方向的夹角。,一束光强为的自然光透过检偏器，透射光强为：,例题1光强为I0的自然光通过两透振方向夹角为45的偏振片，最后透射光强为多少？,解,故经第二偏振片后，光强变为：,经第一偏振片后，光强变为：,例题2自然光和线偏振光的混合光束通过一偏振片时，随着偏振片以光的传播方向为轴转动，透过的最大光强与最小光强之比为，求入射光中自然光和线偏振光的强度之比。,解:设入射光中自然光与线偏振光的光强分别为I0和I1，通过偏振片后的光强分别为和，则,由题意可知，=0时，光强最大，即,=900时，光强最小，即,又Imax=6Imin，即,所以,即入射光中自然光和线偏振光的光强之比为。,例题3强度为Ia的自然光与强度为Ib的线偏振光混合而成一束入射光，垂直照射到一偏振片上，如以入射光的传播方向为轴旋转偏振片时，出射光出现的最大值与最小值之比为n，求：Ib/Ia与n的关系,解,由题意知：,则有：,即：,1、反射光与折射光的偏振：,2）反射光是垂直入射面振动较强的部分偏振光。,实验发现：,1）自然光入射到两种介质的分界面上时，反射光和折射光都成为部分偏振光。,二、布儒斯特定律：,实验和理论证明：当入射光以起偏角i0入射时,反射光线与折射光线正好相互垂直，即有,3）折射光是平行入射面振动较强的部分偏振光。,1）折射光和反射光的传播方向相互垂直。,其中：n1和n2分别为两种介质的折射率；i0称为布儒斯特角或起偏角。,证明：,2）反射光虽然是完全偏振光，但光强较弱；折射光是部分偏振光，光强却很强。反射所获得的线偏光仅占入射自然光总能量的7.4%，而约占85%的垂直分量和全部平行分量都折射到玻璃中。,说明：,三、玻璃片堆：,1、利用反射和折射时的偏振可以做起偏和检偏。,四、应用：,2、测不透明介质的折射率。,用玻璃片堆最后得到：,反射光和折射光均为完全偏振光；两束光的振动方向垂直。,2）增加折射光的偏振化程度。,反射光是垂直于入射面振动的偏振光。,作用：,1）增加反射光的强度。,为了增加折射光的偏振化程度，可采用玻璃片堆的办法。一束自然光以起偏角入射到多层平板玻璃上，最终反射光和折射光都是线偏振光，如图：,例题5某透明媒质对空气全反射的临界角等于450。求光从空气射向此媒质时的布儒斯特角。,解：设空气和媒质的折射率分别为n1、n2。由题意知全反射临界角ic=45，只有当时n1n2才会有全反射。由折射定律,即,设布儒斯特角为i0，由布儒斯特定律,可得,10-28,一、晶体的双折射,方解石晶体,实验一,实验二,天然的方解石晶体是双折射晶体,A,B,巴托莱纳斯发现用方解石看书时，字成双像。10年后，惠更斯认为是一束光变成两束光而称为双折射。,1.双折射：,一束光进入方解石等各向异性晶体后，发生双折射。,2、双折射的特性:,1)两束折射光是振动方向不同的线偏振光；,2)寻常光（Ordinary）：其中一束折射光遵守折射定律（沿各个方向波速相同），称为寻常光o光。非寻常光（Extra-）：另一束不遵守折射定律，它的折射率（即波速）随方向而变化，并且不一定在入射面内传播，称为非常光(e光)。,3)存在光轴特殊方向，光沿其传播不发生双折射。,具有一个光轴的晶体，称为单轴晶体。方解石、石英等。,具有两个光轴的晶体，称为双轴晶体。云母、硫黄等。,4)主平面：光线与光轴组成的平面为主平面,o光振动方向垂直于其主平面。,e光振动方向平行于其主平面。,理论和实验证明：,当且仅当光轴在入射面内，o光、e光均在入射面内传播，振动方向相互垂直。,5)主截面:由主光轴与晶体表面法线组成的平面称为晶体的主截面,二、偏振棱镜,1、尼科耳棱镜：利用光的全反射原理与晶体的双折射现象制成的一种偏振仪器。,光轴在ACNM平面内方向与AC成480，入射面取ACNM面,把一块长宽比为3:1的天然方解石两端适当研磨后，沿其对角剖面开成两块棱镜，再用加拿大树胶把剖面粘合起来就成为尼科耳棱镜。,方解石的折射率n0=1.658,加拿大树胶,光,加拿大树胶的折射率n=1.55，O光入射角大于其临界角arcsin(1.55/1.658)=69012,被全反射，在CN处为涂黑层所吸收,出射偏振方向在ACNM平面内的偏振光。,2、沃拉斯顿棱镜,沃拉斯顿棱镜是由两块光轴相互垂直的方解石直角棱镜胶合而成。如图所示，直角棱镜ABD的光轴平行于AB面，CDB的光轴垂直于ABD的光轴。自然光垂直入射到AB面上，进入ABD后o光和e光并不分开，但二者的波速不同，对应的不同的折射率。光由ABD进入CDB后，原来的o光变成e光，原来的e光变成o光，并彼此分开。由CDB进入空气后，两束线偏振光分得更开。,与沃拉斯顿棱镜原理相同的还有洛匈棱镜，如图所示。自然光正入射于洛匈棱镜后，在ABD中不发生双折射，在CDB中o光继续沿原来方向传播，而e光则发生偏折。,3、洛匈棱镜,10-9偏振光的干涉人工双折射现象旋光现象,一、椭圆偏振光和圆偏振光的获得,如果垂直入射到双折射晶片的光是单色偏振光，则晶体内产生的o光和e光由同一光矢量分解而来，光和光能形成恒定的相位差，二者合成以后可获得椭圆偏振光。如图所示，P是偏振片，C是厚度为d的双折射晶片（其光轴平行于晶面），两者平行放置，晶片C的光轴与起偏器P的偏振化方向成角。,如果线偏振光的振动方向与晶片的光轴夹角为45，这时o光和e光的光振动振幅相等，从晶片出射的光为圆偏振光。,o光和e光从晶片出射后的相位差为,由此可见，相位差取决于晶片的厚度。如,则相应的光程差为,这种能使o光和e光产生/4光程差的晶片称为1/4波片，其厚度为,线偏振光经1/4波片后，其出射光为正椭圆偏振光。,则相应的光程差为,这种能使o光和e光产生/2光程差的晶片称为半波片，其厚度为,用1/4波片可检验圆偏振光和椭圆偏振光。由于圆偏振光通过1/4波片后变成线偏振光，当椭圆偏振光的长轴或短轴平行1/4波片的光轴并通过1/4波片后，也变成线偏振光，自然光和部分偏振光没有此特点。因此在检偏振器前加一个1/4波片可以区分圆偏振光和自然光以及椭圆偏振光和部分偏振光。,若,二、偏振光的干涉,波长为的线偏振光通过厚度为d的双折射晶片后将产生相互垂直的o光和e光，二者具有相同的频率和恒定相位差。如果能使o光和e光具有相同的振动方向，由光的干涉理论可知，这两束线偏振光就能产生干涉现象。因此，可将一块偏振片P2置于图中的晶片之后，并使其偏振化方向与起偏器的偏振化方向相垂直，如图所示。此时，o光和e光再通过P2时，只有平行于P2的偏振化方向的光振动才能通过，这样就得到两束相干的偏振光。,式中，第一项是由于o光和e光在晶片内的传播速度不同而引起的相位差，第二项则是由于A2O与A2e的方向相反而产生的附加相位差。,干涉结果取决于相位差,当,干涉加强,干涉减弱,1、光弹性效应,透明的各向同性介质在机械应力作用下，显示出各向异性的光学性质，与OO为光轴的双折射类似，这种现象叫做光弹性效应。,现已成为光测弹性学基础,可观察到干涉条纹，应力越大的地方，条纹越密。在工程中，用于设计机械部件、桥梁、水坝等。,三、人工双折射现象,实验表明，在一定范围内，（no-ne）正比于应力F，即,比例系数k为应力光学系数，由非晶态物质的性质决定。当光通过厚度为d的物质后，o光和e光的光程差为,2、克尔效应:某些各向同性的透明介质（如非晶体和液体），在外电场的作用下变为各向异性，从而使光产生双折射现象，称为克尔效应。,当外电场撤消时，这种性质立即消失，因此，也称为电致双折射现象。,光轴沿电场强度的方向,通过控制外加电压，可调节输出的光脉冲的长短和频率，把电讯号转变成光讯号。由于双折射现象在电场中产生或消失经历的时间约为10-9s，或更短。因此克尔效应可用于光开关,光调制器，光断续器，有极快的速度启闭光路或调制光强，目前广泛应用于高速摄影、电影、电视和激光通讯等许多领域。,2、泡克尔斯效应:有些晶体，特别是压电晶体在外加电场中其光学各向异性性质发生改变，这种电光效应是泡克尔斯（Pockdls）发现的，称为泡克尔斯效应。,把硝酸二氢铵、磷酸二氢钾、氯化亚铜等晶体，放在两正交偏振片