偏振光学及其应用

偏振光学及其应用

光在晶体中的传输问题基本概念和公式复习例题分析作业题讲解1基本概念和公式复习一、基本概念1双折射现象的基本概念：

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晶体光学器件：o光，e光，晶体的光轴，主截面，主平面，o光和e光的偏振态正晶体和负晶体，波面，主折射率no和ne洛匈棱镜、渥拉斯顿棱镜、尼克耳棱镜和波晶片的结构、特点及其功能

3附加相位差：

光通过波晶片时，由波晶片产生的o光相对e光的相位延迟量为：

24入射（分解）相位差：

刚入射到波晶片上的各种偏振光分解成o光和e光后产生的相位差.5坐标轴投影相位差：

从波晶片出射的两个互相垂直的光振动通过偏振片P2时，在平行P2透振方向的两个投影分量之间产生的相位差。e轴和o轴的正方向沿

P2透振方向的投影方向相同e轴和o轴的正方向沿

P2透振方向的投影方向相反6随相位差变化的椭圆偏振态图

7随相位差变化的线偏振态图.37偏振光干涉的基本装置和公式

1）装置图

2）公式

出射光强3）尖劈形晶片产生的干涉条纹的形状和间距

近似处理：o光和e光在晶片中传播时不分开，仅仅传播速度不同.尖劈形晶片后产生的相位差为:

干涉条纹的形状是平行棱边的直线条纹.

条纹间距:44）旋光现象的基本概念a旋光率：

b左旋和右旋晶体：

的晶体左旋晶体

右旋晶体

的晶体c磁致旋光（法拉第旋转）的规律和特点

需要掌握的基本方法

1利用计算法和惠更斯作图法求解晶体的双折射问题；

2五种偏振光的获得和检验的方法；3偏振光干涉问题的求解方法。5例题分析1、如图，单色自然光源S置于透镜L

的焦点处，后面依次放置偏振片P、λ/4波晶片（=π/2）和理想平面反射镜M（反射率R=1，反射光与入射光相比有相位π的突变）。若入射到偏振片P上的光强为I0，P的透振方向与波晶片光轴的夹角为如图的α<π/4，试分析光波经过各个器件后的光强和偏振态？入射光：反射光：6解：解题思路1计算出通过每一个区间的两个互相垂直的线偏振光的振幅和相位；2对照随相位差变化的偏振态图确定偏振态；3利用相干光强公式计算光强；1区偏振态为：自然光。

光强为：

；已知:2区经过偏振片P

后光强变为:

偏振态为：沿P透振方向的线偏振光。

3区7出射光为如图的左旋正椭圆偏振光。4区由于反射过程没有能量损失

反射过程有半波损

o’方向的光振动比e’方向的光振动相位延迟

反射坐标系中

出射光为如图的右旋正椭圆偏振光。注意：已知偏振片P的透振方向位于入射坐标系的一三象限，但是，由于反射坐标系的e’方向与入射坐标系的e方向相反，因此，偏振片的透振方向应当位于反射坐标系的二四象限。85区反射光通过波晶片时

o’方向的光振动和e’方向的光振动振幅不变。反射坐标系中

出射光是如图的处于反射坐标系中的一三象限的线偏振光.6区马吕斯定律:

出射光是如图的处于反射坐标系中的二四象限的线偏振光.反射光隔离装置

92如图所示，在杨氏干涉装置中，S点光源发出光强为I0的单色自然光，S1和S2为双孔，忽略传播过程光的衰减，回答如下问题。(1)如果在S后放置一个偏振片P，干涉条纹是否发生变化？(2)如果在S1和S2之前再各放置一个偏振片P1和P2，它们的透振方向互相垂直，并都与P的透振方向成如图的450角，屏幕Σ上的光强分布如何？(3)在Σ前面再放置一个偏振片P’，其透振方向与P平行，试比较在这种情况下观察到的干涉条纹与P1、P2、P’都不存在时的干涉条纹有何不同？(4)同(3)的布置，仅将P旋转900，屏幕上干涉条纹有何变化？(5)同(3)的布置，仅将P撤去，屏幕上是否有干涉条纹？(6)类似(2)的布置，屏幕Σ上的F0和F1分别是未加P1和P2时的零级和一级亮纹所在处，是F0和F1的四等分点，说明F0,F1,偏振态？

各点处的光的10解：

没有放置任何偏振片时，杨氏干涉的光强分布和相位差公式:D双缝到屏幕的距离,

d为双缝的间距,

λ是入射光的波长.(1)在S后放置一个偏振片P变化：自然光变为沿偏振片P透振方向的线偏振光.从双缝出射的光强:双缝S1和S2满足相干条件屏幕Σ上的相干光强分布变为：干涉条纹的形状、间距、可见度等其余特性不发生变化。

(2)在S1和S2之前再各放置一个偏振片P1和P2，它们的透振方向互相垂直，并都与P的透振方向成如图的450角。从双缝S1和S2出射的两束线偏振光是互相垂直的，不满足相干条件。11(3)在Σ前面再放置一个偏振片P’，其透振方向与P平行从双缝S1和S2出射的两束互相垂直线偏振光强：通过P’再次投影，出射的两束沿P’的透振方向的偏振光强为：满足相干条件

干涉条纹的形状、间距、可见度等其余特性不发生变化。

与P1、P2、P’都不存在时的干涉条纹的特征相同，只是光强减弱。屏幕Σ上的相干光强分布变为：(4)光路与(3)同，将P旋转900

同上，通过P、P1、P2、P’的两束线偏振光方向平行，相位差稳定，满足相干条件，屏幕上出现干涉条纹。投影相位差12与(3)中的结果相比，(4)中的干涉条纹在屏幕上平移了半个条纹间距，即(3)与(4)的条纹是互补的。(5)同(3)的布置，仅仅将P撤去。

自然光直接射到偏振片P1和P2，产生两束线偏振光的透振方向互相垂直，光强为：两束线偏振光无固定的相位差，即透过P’的两束线偏振光(6)类似(2)的布置，屏幕Σ上的F0和F1分别是未加P1和P2时的零级和一级亮纹所在处，是F0和F1的四等分点。透过P1和P2

的两束偏振光互相垂直，且透振方向都与P的透振方向成450角，虽然不再满足相干条件，但两光束有固定的相位差。非相干13合振动的偏振态由相位差决定。相位差：一三象限的线偏