大学物理课件：13 光波的偏振_2f

1、113.6 光波的偏振偏振光和自然光起偏和检偏 Malus定律反射与折射光的偏振波晶片 椭圆偏振和圆偏振双折射现象2布儒斯特(起偏)角部分偏振光（ ）部分偏振光（ ）自然光马吕斯Malus定律：偏振光通过偏振片光强变化规律313.7 双折射波晶片 椭圆偏振和圆偏振双折射现象4 光的折射定律给出光折射的规律，一条入射光只有一条折射光，但是有一类晶体物质，一条入射光对应两条折射光，这种现象称为双折射。双折射现象5双折射中的两条光线中有一条符合常规折射定律，称为寻常光，简称 o光；而另一条不符合折射定律，称为非寻常光，简称 e 光。光线垂直入射时，以入射光为轴旋转晶体时，e 光也随之转动。 o 光和

2、 e 光是偏振光，且振动方向互相垂直。一 双折射的基本特点：现象玻璃晶体（方解石）自然光自然光双折射现象6二 产生双折射的原因 晶体的各向异性在晶体中o光和e光的传播速度不相同，导致光束分离。由晶体折射率的定义：o光在晶体中传播各向同性，沿各方向传播速率相同，其折射率是单值no:e 光在晶体中传播各向异性，光沿不同方向传播其速率不同，则其折射率不是单值，是方向的函数。e 光垂直于光轴方向的折射率为主折射率ne: 垂直于光轴方向的速度负晶体正晶体双折射现象7三 双折射的相关概念 晶体的光轴：晶体内存在一个特别的方向，光线沿这一特定的方向传播，o 光和 e 光的传播速度相同，不发生双折射。晶体有单

3、轴晶体和多轴晶体。 光线的主平面：在晶体中传播的光线与晶体光轴组成的平面称为该光线的主平面。晶体中 o 光和 e光有各自的主平面。 o 光的振动方向垂直于o光的主平面。 e 光的振动方向平行于e光的主平面。双折射现象o 光和 e 光的传播速率相同，垂直于光轴方向速率差别最大。8晶体的光轴在入射面内，o 光和 e 光的主平面重合。i o光的振动方向垂直于o光的主平面 e光的振动方向平行于e光的主平面负晶体光轴e光o光双折射现象晶体光轴垂直于入射面，o光和e光的主平面不重合。ie光o光光轴9 点光源在传播时，如果光沿各方向速率相同，波面是球面；如果光沿各方向速率不相同，波面不是球面。 实验表明：o

4、光的波面是球面；e光的波面是旋转椭球面。负晶体(方解石)光光光轴正晶体光光光轴(石英)四 用惠更斯原理解释双折射双折射现象10光轴在入射面内，与晶体表面平行，光线垂直入射。在晶体中传播的光线与晶体光轴组成的平面称为该光线的主平面o光o光e光e光光轴双折射现象四 用惠更斯原理解释双折射负晶体 o光的振动方向垂直于o光的主平面 e光的振动方向平行于e光的主平面11光轴在入射面内，与晶体表面平行，光线斜入射。o光轴eO光的波前e光的波前负晶体双折射现象 o光的振动方向垂直于o光的主平面 e光的振动方向平行于e光的主平面12光轴在入射面内，与晶体表面不平行，光线平行斜入射。o光轴e负晶体四 用惠更斯原

5、理解释双折射双折射现象 o光的振动方向垂直于o光的主平面 e光的振动方向平行于e光的主平面13光轴垂直于入射面，与晶体表面平行，光线平行斜入射。光轴oe负晶体双折射现象 o光的振动方向垂直于o光的主平面 e光的振动方向平行于e光的主平面14格兰 汤姆孙棱镜玻璃 n=1.655方解石 no=1.6584 ne=1.4864eoi5.利用双折射获得线偏振光粘合剂 n=1.655o 光: 几乎无偏折进入方解石而后进入空气e 光: 玻璃 方解石，光密 光疏存在临界情况：全反射双折射现象15只要保证：e光在分界面处被全反射, 而后进入空气o光和e光被完全分开, 从而获得偏振度很高的偏振光格兰 汤姆孙棱镜

6、eoi16o光就是振动方向与主平面垂直的光。e光就是振动方向与主平面平行的光。 当光轴在光线入射面内时，o光和e光的主平面重合， o光e光的振动方向相互垂直。 两个相互垂直的同频率振动合成结果是圆或是椭圆波晶片 椭圆偏振和圆偏振光17o光的振动e光的振动正椭圆偏振光圆偏振光线偏振光波晶片 椭圆偏振和圆偏振光18两相互垂直的光振动，只要保持就可以得到稳定的圆或正椭圆偏振光。eoo光e光形成 自然光入射时，o光e光虽然形成，但两相互垂直度的光振动没有稳定的位相差，因而没有稳定的叠加结果。自然光入射波晶片 椭圆偏振和园偏振光单轴晶片19 偏振光入射时，由于晶体内的o光e光是同一偏振光分离出来的光线，

7、eO光轴主平面入射面 出射的o光e光有恒定位相差，能合成稳定的园或椭圆偏振光。20oo光e光分开do光通过厚度为d的晶片时光程是：e光通过厚度为d的晶片时光程是：e出晶体后，o光和e光间的光程差是：对应位相差是：控制晶体的厚度，可以控制o光和e 光的位相差（光程差)。当对应光程差21控制晶体的厚度，可以控制o光和e 光的位相差（光程差)。正椭圆偏振圆偏振满足上式的晶片称为对应波长的四分之一波片。当对应光程差eO光轴线偏振光通过四分之一波片后变成圆(椭圆)偏振光。利用偏振片和四分之一波片可以从自然光获得圆(椭圆)偏振光。22满足上式厚度的晶体称为对应波长的二分之一波片。同样原理，在控制晶片的厚度时，如果左旋右旋波晶片 椭圆和园偏振光使得对应光程差23左旋右旋EO二分之一波片线偏振光垂直入射二分之一波片24光轴eo圆（椭圆）偏振光通过四分之一波片后变成线偏振光。1/4 波片 + 偏振片可以辨别椭圆偏振和部分偏振光圆偏振光和自然光 两个四分之一波片 二分之一波片线偏振光 椭圆或 园偏振光线偏振光波片波片光线具有可逆的性质光轴eo偏振光的检验1/4 玻片偏振片（转动）自然光圆偏振光自然光线偏振光线偏振光线偏振光1/4 玻片偏振片（转动）部分偏振光线偏振光 部分 偏振光线偏振光线偏振光椭圆偏振光I 不变I 变，有消光I 变，有消光I 变，无消光以入射光为轴转动对(椭)圆偏