第8章参考物理光学复习

1、1 1、固有旋光现象 物理光学复习物理光学复习 磁光、电光和声光效应磁光、电光和声光效应 旋光：当一束线偏振光通过某种物质时，光矢量 的方向会随着传播距离而逐渐转动。 光轴 石英晶体 一、旋光一、旋光(Optical activity)和旋光效应和旋光效应 Optical axis Quartz crystal 2 旋光现象的规律： l 物质的旋光本领 旋光色散：旋光本领随波长而改变的现象。 旋光方向：左旋(levorotatory)、 右旋(dextrorotatory)之分。 方向的规定：使光矢量顺时针方向旋转的物质为右旋 物质，逆时针方向旋转的物质为左旋物质。 3 2、旋光现象的物理解释

2、（1825年,菲涅尔） 1）将入射线偏光看成是左旋、右旋圆偏光的合成 ii 1 2 1 1 2 1 0 1 2）左旋、右旋圆偏光在物质内部的折射率不同， 因而从物质中出射时获得的位相差不等。 dik dni L L L e i e i E 1 2 1 1 2 1 2 dik dni R R R e i e i E 1 2 1 1 2 1 2 4 3）合成复振幅(Complex amplitude) 2/)(2/)(2/)( 11 2 1 1 2 1 1 2 1 dkkidkkidkki dikdik RL LRLRRL RL e i e i e e i e i EEE 引入： dkk dkk

3、LR LR 2 1 2 1 5 sin cos 2 1 2 1 i ii ii i e ee i ee eE dnndkk LRLR 2 1 4）讨论： 若左旋圆偏振光传播速度快，nL0，光矢量 向逆时针方向转动； 若右旋圆偏振光传播速度快， nLnR ， 0，光矢 量向顺时针方向转动。 6 3、旋光光学元件： 左旋右旋 左旋右旋 旋光光学元件 7 4、磁致旋光效应 磁光效应：在强磁场的作用下，物质的光学性质 发生变化。 磁致旋光效应（法拉第效应Faraday effect）： 在强磁场的作用下，本来不具有旋光效应的 物质产生了旋光性质。 装置 现象 公式 性质 法拉第效应 P B A VBl

4、 8 5、磁光效应的应用 （1）单通光闸 P B A VBl P A 45 正向(Positive direction) P A 45 反向(Reverse direction) 9 （2） 自动测量 量糖计（用来测液体浓度） PK FA 10 （3）磁光调制（在光通信领域中的应用） P B A VBl 系统组成 工作原理 11 在外界强电场的作用下，某些本来是各向同性 的介质会产生双折射现象，而本来具有双折射现象 的晶体，其双折射性质也会发生变化。 1、泡克耳斯效应 (Pockels effect) 一级电光效应 P z x y X Y A KDP（磷酸二氢钾） 实验装置一：纵向电光效应 二

5、、电光效应二、电光效应(Electro-optical Effect) E 12 感生折射率差（n-n ）： Ennn o 3 Elnlnn o 3 2 ) ( 2 引入位相差： 出射光强： VnIII o 32 0 2 0 sin 2 sin 13 感生折射率差（n-n ） ：Ennn o 3 出射光强： V h l nIII o sin 2 sin 32 0 2 0 P X Z A KDP（磷酸二氢钾） 实验装置二：横向电光效应 （垂直光的传播方向） Y l h E 14 2、克尔效应(Kerr effect)- 二级电光效应 P A 硝基苯 克尔效应装置 E V 2 / Eknnn l

6、h 15 lkEln 2 2 2 引入位相差： 出射光强： 222 0 2 0 /sin 2 sinhklVIII 16 声波在媒质中传播时，由于应变缘故，使介质折 射率随空间和时间发生周期性变化。光通过这种媒 质时会发生衍射现象，称为声光效应。 声光效应分类：声光效应分类： 根据声波波长、光波波长和声光作用长度分两种 -布拉格声光衍射和喇曼-耐斯声光衍射。 布拉格声光衍射：声波波长小，作用长度大； 喇曼-耐斯声光衍射：声波波长长，作用长度小 三、声光效应三、声光效应(Acousto-optic effect) 17 1、布拉格(Bragg)声光衍射（ i 不为0，声波 波长小，作用长度大） 布拉格衍射 声波(Sonic wave) 波面（ s ） 入射波 （） 布拉格衍射波 （ + s ） O AB O B sB Bi mkk sin2 18 2、喇曼(Rama