大学物理学 光的偏振二

一.变相差器1.波片─相位延迟片晶片(波片)是光轴平行表面的晶体薄片

通过厚为d的晶片，o、e光产生光程差：

eo····eo光轴晶体····14.4椭圆偏振光圆偏振光(EllipticalandCircularPolarizedLight)

对确定波长：四分之一波片二分之一波片1

2.补偿器产生连续改变的相位差的器件d1d2巴比涅补偿器巴比涅补偿器：两个材料相同、光轴相互垂直的楔形晶体构成通过晶片后，附加相位差：光程差：从不同位置入射，光程差不同，可得不同波片。2二、椭圆偏振光与圆偏振光Z圆偏振光其他斜椭圆线偏振光线偏振光Z在入射到晶片前表面时，相位相同经过厚度为d的晶片后两束出射光的相位差：正椭圆偏振光从晶片出射的是两束传播方相同、振动方向相互垂直、频率相等、相位差

的线偏振光，它们出射时光的状态取决于相位差

。3三、利用波片改变偏振光的偏振状态线偏振光半波片线偏振光线偏振光四分之一波片椭圆偏振光圆偏振光（振动方向跨光轴转过2

）

(1)四分之一波片从线偏振光获得椭圆或圆偏振光（或相反）AAoAe

光轴P(2)二分之一波片(半波片)

A0入A0出A入A出Ae入=Ae出入光轴4

四分之一波片圆偏振光自然光自然光线偏振光

偏振片（转动）线偏振光

I不变线偏振光I变,有消光以入射光方向为轴

四分之一波片椭圆偏振光部分偏振光线偏振光

偏振片（转动）线偏振光I变,有消光

部分偏振光光轴平行最大光强或最小光强方向放置或光轴平行椭圆偏振光的长轴或短轴放置线偏振光I变,无消光四.椭圆与圆偏振光的检偏用四分之一波片和偏振片P

可区分出自然光和圆偏振光或部分偏振光和椭圆偏振光514.5偏振光的干涉(InterferenceofPolarizedLight)一.偏振光干涉装置二.偏振光干涉的分析1.振幅关系P1P2C(光轴)A1AeAoA2eA2o

P1出射后的线偏振光：P1出射后的光强为：6d晶片C

偏振片P2偏振化方向

单色自然光偏振片P1偏振化方向光轴方向I0I1=I0/2AoAeA'

o//A'

e

同频率通过晶体C后，两线偏振光Ao和Ae的位相差：2.相位及光强在P2

后，两束光振动方向平行，振幅为：P1P2C(光轴)A1AeAoA2eA2o

晶片中：；这时沿同方向传播的两束光满足：频率相同；相位差确定；光矢量垂直。不满足相干条件。经过P2后，光矢量平行振动，满足相干条件，会发生干涉光强为：7—相长干涉相干光强度：—相消干涉P1P2C(光轴)A1AeAoA2eA2o

相干光强I是、、的函数，任何一个发生变化，光强都会发生变化。其中：8单色光入射2、晶片厚度不均匀，视场出现干涉条纹。2、晶片厚度不均匀，视场出现彩色条纹。白色光入射——色偏振1、晶片厚度均匀，由于不同波长的光干涉结果不同，视场显示一定色彩。1、晶片厚度均匀，视场一片均匀。P1

同频率Eo

EeEo

Ee晶片CP2相干光强度：三、强度分析9硫化硫酸钠晶片色偏振图Z垂直C表面——排除双折射的干扰。迎着光看，随着空间传播，光矢量顺时针转——

右旋旋光物质

逆时针旋转——左旋旋光物质——

石英、氯霉素（人工）、葡萄糖。——

石英、氯霉素（人工天然）、果糖。一、旋光现象P1P2P1

P2I14.6旋光现象(Opticalactivephenomenon)11

—旋光率(物质的性质、温度、入射光的波长等有关)固体旋转的角度：二.物质的旋光性c

—液体的浓度液体旋转的角度：“量糖计”前表面旋光物质后表面光轴12EELER·o

光通过旋光物质后，初相要滞后ELERE(a)(b)ELERE

R

L

同一时刻(a)(b)

l设入射时L、R初相为0，旋光物质长d三.菲涅耳的解释线偏振光可看作是：同频率、等振幅、有确定相位差的左(L)、右(R)旋圆偏振光的合成。13在出射面上:由图示，有：令:

——旋光率则14ELERE(a)(b)ELERE

R

L

同一时刻四.磁致旋光(magneto-opticrotation)

l磁致旋光物质B旋转的角度:

V─费德尔常量，光隔离器

消除反射光的干扰····BPM

磁致旋光物质15

对自然旋光物质，振动面的左旋或右旋是由旋光物质本身决定的，与光的传播方向无关。反射镜入射光

左旋反射镜反射光

左旋16

对磁致旋光物质，光沿与逆方向传播，振动面旋向相反。反射镜反射光

右旋

B反射镜入射光

左旋B17---人为地造成各向异性，而产生双折射1.光弹效应

(应力双折射效应)P1P2

··dFSF干涉有机玻璃C应力→各向异性→

各向不同→n各向不同在一定应力范围内：四.人为各向异性各处不同→各处不同→出现干涉条纹

变→变→干涉情况变18应力不同，光的干涉图样不一样；通过对干涉图样的分析即可知道各处的应力情况。2.电光效应电光效应也叫电致双折射效应1)克尔效应

(1875年)l+-45

45

P1P2克尔盒d

不加电场→液体各向同性→P2不透光

加电场→液体呈单轴晶体性质，----

二次电光效应克尔效应引起的相位差为：克尔盒相当于半波片,P2透光最强。时：光轴平行

P2透光:

(E—电场强度，k

—克尔常数)202)泡克尔斯效应

(1893年)克尔盒的应用:整个系统起着一个“光开关”的作用，可以做成几乎没有惯性的光断续或调制器。(驰豫时间极短10-9s)电光晶体(KDP晶体)+。。-P1P2KK

泡克尔斯盒··P1P2当时，所需电压：克尔盒内硝基苯溶液:21KDP晶体是一种非线性光学材料（化学式KH2PO4，磷酸二氢钾），是单轴晶体。

不加电场→P2

不透光

加电场→晶体变双轴晶体→原光轴方向附加了双折射效应→P2

透光。泡克尔斯效应引起的相位差: