大学物理教学课件：波动光学7

1、大学物理电子教案,波动光学 7,第23章 光的偏振,234、光的双折射现象,一、 晶体对光的双折射现象,O 光：寻常光 线， 遵循折射定律 e 光：非常光 线 ， 不遵循折射定律,方解石 CaCO3,二、双折射现象产生的原因 各向同性的介质各方向对光的折射率n相同，不产生双折射,对 O 光：一个折射率 对 e 光：无数个折射率,但CaCO3等类各向异性晶体,CaCO3,三、几个概念,1、晶体的光轴：是一个特殊的方向，沿着此方向传播 的光不发生双折射,2、晶体的主截面,3、光线的主平面,注意,重点研究,o 光 e 光的主平面不一定相同,o光的振动方向 o 光的主平面,e光的振动方向 / e 光的

2、主平面,A）入射光在主截面内 （B）主平面、主截面为同一平面 （C） o 光振动方向 e 光振动方向,主平面，主截面不一定相同,4、正晶体、负晶体,负晶体,变化,在垂直于光轴的方向上,负晶体的主折射率,v0,ve,负晶体,正晶体,晶体的折射率,常数,光轴,四、用惠更斯原理解释双折射现象,五、利用双折射获得线偏振光,1、尼科尔棱镜（用方解石粘结而成，得到 e 光,方解石,加拿大树胶,2、格兰汤姆逊棱镜（略，得到 o光,e,为任意值，合振动的轨迹为一般椭圆,235波晶片，偏振光的干涉,一、椭圆偏振光与圆偏振光的产生,回顾互相垂直的机械振动的合成,为直线,为椭圆,为正椭圆,对光振动： 相同， 恒定，

3、振动方向 互相垂直,任一椭圆,正椭圆,圆,注意,1）自然光在双折射晶体中产生的 o 光、e 光迭加， 不能产生椭圆偏振光,2）由同一单色的偏振光在双折射晶体中分成的 o 光、 e 光可能产生椭圆偏振光,k 时晶片出来的光是椭圆偏振光,= k 时，(k=1,2) 仍为线偏振光,k为偶数，振动方向不变 k为奇数振动方向改变 2,A,A0,Ae,a,光轴,主平面,45 0 时，是圆偏振光,二、波晶片： （ 1/2 波片，1/4 波片,1、 /2 波片：晶片的厚度 d ，使光程差为 /2,符合,入射光是线偏振光时，从 /2 波片中出来仍是线偏振光,2、 /4 波片：光程差,符合,入射是线偏振光时，从

4、/4 波片中出来仍是椭圆偏振光,注意： /2 波片、 /4 波片是对一定的 而言的,三、偏振光的干涉,研究在同一平面上振动的两偏振光的干涉,偏振片B附加位相差,从 C 出射的 o 光、e 光通过 B 后才会产生通常意义下的干涉,从 C 出射的 o 光、e 光 能否产生干涉,1、A,B两偏振片的偏振化方向互相垂直放置,晶面上 O 光、 e 光 的位相相同,从晶体中出来后， O 光、 e 光 位相差为,偏振片B附加位相差,2、A,B两偏振片的偏振化方向平行放置,只取决于晶体板带来的位相差,注意：由于,在白光的照射下，对同一晶板，在正交系统中出现的颜色与平行系统中出现的颜色互补色偏振现象,例：在两个

5、偏振化方向互为正交的偏振片P1 、P2 之间放进厚度为d=1.71310-4 m 晶体片，此晶片的光轴平行于晶片表面而且与 P1、 P2 的偏振化方向皆成 450 角，以=589.3nm的自然光垂直入射到P1 上，该晶体对此光的折射率 n0=1.658 ne=1.486,1）说明1、2、3区域光的偏振态 （2）求 3 区域光强与入射光强 I0 之比 （3）若晶片C 的光轴与晶片表面垂直，再次求 3 区域 光强与 入射光强 I0 之比 （4）若 P1 / P2 ，以上情况如何,解（1）：1区域光的偏振态,2区域光的偏振态取决于,符合 =k,3区域光的偏振态,符合 =k,k为奇数，偏振方向本应改变 2,k为偶数，偏振方向不变,