光(6)-光的偏振.ppt

1、本次课的内容重点:,理解双折射现象,掌握布儒斯特定律,理解偏振光的干涉,了解反射和折射光的偏振,了解晶体相移器件;圆和椭圆偏振光的起偏及检验,一 反射和折射光的偏振,n1,n2,自然光反射和折射后产生部分偏振光,i = i0 时，反射光只有S分量,线偏振光(光矢量的振动方向垂直于入射面),i0 +r0 = 90O,i 0 布儒斯特角或 起偏角,由,有,布儒斯特定律 (1812年),i0 +r0 = 90O,n1 =1.00 (空气) n2 =1.50 (玻璃),例如：,互余,玻璃片堆起偏和检偏,当i =i0时,自然光,线偏振光,方解石,o,e,1. 双折射的概念,n1,n2,i,ro,re,自

2、然光,o光,e光,2.寻常光和非寻常光,o光 : 遵从折射定律,e光 : 一般不遵从折射定律,e光折射线也不一定在入射面内。,晶体的各向异性、例如方解石,O光和e光的振动方向?,*晶体的光轴,当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发生双折射，该方向称为晶体的光轴。,例如:方解石晶体(冰洲石),光轴是一特殊的方向,凡平行于此方向的直线均为光轴。,单轴晶体：只有一个光轴的晶体,双轴晶体：有两个光轴的晶体,(方解石、石英),(云母、硫磺),*主平面：晶体中光的传播方向与晶体 光轴构成的平面。,O光的振动方向垂直与它的主平面;,e光的振动方向平行与它的主平面,o光:,e光:,n0 ，ne晶体的主折射率,正

3、晶 : ne no,负晶 : ne no,(vo ve),(vo ve ),3 晶体的主折射率 正晶体、负晶体,如:方解石,电气石,如:石英,4 两种重要的晶体起偏器件,（1）. 利用晶体的二向色性制作的晶体偏振器,晶体的二向色性：某些晶体对o光和e光的吸收有很大差异,电气石,线偏振光,（2）.利用晶体的双折射制作的偏振棱镜,偏光镜: 格兰汤姆孙棱镜,偏光分束镜 :沃拉斯顿棱镜,no (1.6584)n (1.55)ne(1.4864),方解石 n0ne,光轴与晶体表面斜交，自然光垂直入射,5 单轴(负)晶体中光传播的惠更斯作图法,光轴,负晶体 (vo ve ),vot,vet,光轴平行晶体表

4、面，自然光斜入射,r0,re,ot,et,光轴,负晶体 (vo ve ),光轴平行晶体表面，自然光垂直入射,传播方向相同；,它们在晶体中的光程不同,相位延迟片,可制作特殊的晶片-,o光和e光的对比：,速度不同(=折射率不同) ,重要,振动方向垂直；,三. 波(晶)片相位延迟片,通过厚为d的晶片，o、e光产生光程差和相位差：,振幅关系,两束线偏振光-传播方相同、振动方向相互垂直、频率相等、相位差固定为，若 合成为一束椭圆/圆偏振光。,线偏振光入射!,(1) 四分之一波片,出射的两个线偏振光合成：,入射：线偏振光,椭圆偏振光,Ae,Ao,出射：振动方向相互垂直同频率有一定位相差的两个线偏振光,圆偏

5、振光,(2) 二分之一波片,使线偏振光振动面转过2 角度,Ae入= Ae出入,(3) 全波片,线偏振光振动面不变,Ae入,Ae入,=A出,A0出,Ae入= Ae出入,e线偏振光,入射：线偏振光,出射：线偏振光,O线偏振光,*椭圆与圆偏振光的获得及检偏,入射线偏振光,通过四分之一波片后,圆偏振光,椭圆偏振光,线偏振光,入射圆偏振光,或椭圆偏振光,通过四分之一波片后,思考,使用一个四分之一波片和一个偏振片，如何区分自然光和圆偏光；部分线偏光和椭圆偏振光？,获得,检偏,四分之一波片,偏振片（转动）,以入射光方向为轴,四分之一波片,偏振片（转动）,光轴平行最大光强或最小光强方向放置,偏振态的检验,1.

6、 偏振光干涉装置,2. 偏振光干涉的分析,1). 振幅关系,P2,P1,C,A1,Ae,Ao,A2o,A2e,四 偏振光的干涉,晶片C,在P2 后，振幅为：,P1、P2夹角大于,通过晶体C后,通过P2 后,（若P1、P2夹角小于，则无附加相差）,2). 相位关系,两束光强相等的相干光!,结论：,通过P2 后是,干涉相长,干涉相消,干涉相消,单色光入射，,干涉相长,白光入射:,屏上由于某种颜色干涉相消，而呈现它的互补色-这叫（显）色偏振。,如 红色相消绿色；蓝色相消黄色,若d不均匀，,若d均匀,若d不均匀，,出现等厚干涉条纹。,出现彩色条纹。,偏振光的干涉,问题,使用一个偏振片和一个四分之一波片,如何检验如下七种偏振态？,线 偏 振 光,圆 偏 光,自 然 光,自然光加 圆 偏光,椭 圆 偏 光,自然光加 线 偏光,自然 光加椭圆 偏 光,使用一个偏振片和一个四分之一波片,把检偏器对着被检光旋转一周，若得到,两明两零 光强不变 两明两暗,线 偏 振 光,在光路中先插入1/4波片， 再旋转检偏器，若得,在光路中插入1/4波片,并使光轴与检 得的暗方位相重合,再旋转检偏器,若,两明 两零,光强 不变,两明 两暗,圆 偏