南京大学-张学进-光学chapt5-olarizationmanipulation

1、1,5-10 偏振光的干涉 -(Interference colors),1. 偏振光干涉实验,一个线偏振光入射到波片（晶片）内，产生的o光和e光满足前两个条件，,但是由于而不能干涉。,2,合成光振动的振幅:,3,y(慢轴）,两个垂直振动分量的光波通过偏振片P2，则透射光的振动是两个垂直振动在透射轴方向的投影分量 的迭加,透射轴,P1,晶片,x(快轴),自然光,4,iii. 快光和慢光在第二个偏振片P2 的透射轴方向上分别投影;,5,Y(慢),X(快),a,A慢=A1sina,A快=A1cosa,偏振片P1,A1,O,P2 透射方向上的两个投影分量迭加后的合振幅：,6,P2,b,Y(慢),X(

2、快),a,P1,A1,O,A快=A1cosa,A慢=A1sina,7,因此，将各向异性材料夹在两偏振片间成为三明治式的构造，用自然光照射，可以观察到偏振光的干涉,图示：光轴平行于晶体表面时的偏振光干涉,8,2. 偏振光干涉的规律,P1,A1,O,单色光通过偏振片P1后在透射轴方向上振动的振幅表示为：,Y(慢),X(快),a,A1sina,A1cosa,9,P2,b,Y(慢),X(快),a,A1sina,A1cosa,P1,A1,O,通过偏振片P2后光波的振动振幅：,通过偏振片P2后的强度：,10,11,P1 | P2：,P1 P2：,偏振光干涉强度：,12,干涉色：,13,图示：干涉色及互补色

3、,上图：未放检偏器,下图：两个检偏器偏振方向相互垂直,14,图示：干涉色及互补色演示,15,5-11 旋光性(Optical activity),1、旋光现象,在双折射晶体中，沿光轴传播时，不发生双折射，但对某些晶体（如石英）和一些溶液（如糖溶液）会发生另一种现象 线偏振光的振动方向旋转-旋光,旋光现象,16,实验发现，直线偏振光通过旋光物质时，光振动旋转的角度与通过的距离成正比：,：旋光系数，与波长、材料性质（如溶液浓度）有关,石英：,17,溶液浓度不同-旋转角度不同浓度测量,d,q,18,夹在两偏振片中间时，白光入射，透射光偏色 - 旋光色散,波长不同-旋转角度不同,19,左旋物质：迎光看

4、时，振动方向左旋，,右旋物质：迎光观察，振动方向右旋（顺时针），,如 葡萄糖溶液、 DNA、 RNA,如：果糖溶液、组成人体蛋白质的氨基酸,20,石英既有左旋石英，也有右旋石英； 两者旋光手性相反，物质结构彼此镜像对称。,旋光异构现象,21,2、旋光现象的解释,Fresnel 假设：,（2）右旋物质中的右旋光速度快，左旋 物质中的左旋光速度快-圆双折射；,（3）通过物质后，两圆偏振光合成的直线 偏振光的振动方向发生旋转。,（1）线偏振光可分解成左旋圆偏光和右旋圆偏振光的叠加；,22,例、证明：一个线偏振光可等价为两个圆偏振光的合成。,23,在旋光物质中，左旋圆偏光和右旋圆偏光的传播速度分别为

5、VL 和 VR, 折射率分别为nL 和 nR，则在物质中传播到 z = z2 处时(令 z2-z1= d ):,和,24,VL VR, nL 0,左旋物质：,右旋物质：,VL nR q 0,左旋石英中的旋光,25,左,右,右,线偏振光,右旋圆偏振光,左旋圆偏振光,菲涅耳旋光理论的实验验证,26,糖溶液的旋光,27,左右旋圆偏振光叠加原理的应用*, 非均匀偏振光束的产生,28,线偏振光,x,z,y,v,椭圆偏振光,z,x,y,v,径向偏振光,均匀偏振光,非均匀偏振光,v,径向,29,偏振状态,柱对称偏振光束,不用检偏器,通过检偏器,30,柱对称偏振光束,31,两种柱对称偏振模式共存的光束,偏振状态,不用检偏器,通过检偏器,32,更复杂的双模光束,33,非柱对称的偏振光束,34,焦平面光场分布,入射光的偏振态,非均匀偏振光束的聚焦,35,Xi-Lin Wang, Jianping Din