第十四章第二课.ppt

1、二、线偏振光的检偏,检偏：用偏振器件检验光的偏振态,若 I 不变，是什么光？,若 I 变，有消光，是什么光？,若 I 变，无消光，是什么光？,然光混合而成的部分偏振光,设入射光可能是自然光,线偏振光,或由线偏振光与自,或,偏振化方向 （通光方向）,三、马吕斯定律,I0,I, 马吕斯定律（1809）, 消光,自然光I0,线偏振光 I,偏振化方向 （通光方向）,四、部分偏振光,表示法：,自然光和完全偏振光的混合，就构成了部分,部分偏振光可看成是自然光和线偏振,光的混合，,偏振光。,就是这种部分偏振光，,天空中的散射光和水面的反射光,它可以分解如下：,五、反射和折射时光的偏振,反射光垂直入射面的分量

2、（S）比例大，,折射光平行入射面的分量（P）比例大，,入射角i 变,反射、折射光的偏振度也变。,i = i0 时，反射光只有S分量：,i0 布儒斯特角或 起偏角,i0 +r0 = 90,由,得布儒斯特定律,例：外腔式激光管加布儒斯特窗减少反射损失,则：,垂直分量损耗大，不能形成激光，但平行分量能形成激光。,互余,对布儒斯特定律的定性解释：,折射光波在第二种介质中激起电子做受迫振动，振动方向沿光矢量方向。振动的原子可看做是电偶极子辐射次波，这些次波传回第一种介质相干叠加形成反射波。,当以布儒斯特角入射时，反射光垂直于折射光。在入射点处，P分量的振动方向正好沿着反射光线的方向，因电磁波是横波，所以

3、反射光只有S分量。,六、玻璃片堆起偏,当 时反射光是线偏振的，可用来起偏。,但单次反射的反射光强太低（只占15），而且方向发生变化，使用不方便。因此更多利用 时的折射光起偏，并采用玻璃片堆增大透射光的偏振度。,讨论下列光线的反射和折射（起偏角 ）.,14.3 光的双折射,双折射会映射出双像,i,一、双折射的概念,1、双折射：,n1,n2,ro,re,(各向异 性介质),自然光,o光,e光,2、寻常（o）光和非寻常（e）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。,射到各向异性介质时，,一束光入,折射光分成两束的现象。,方解石,o,e,以入射方向为 轴

4、旋转方解石,双折射的两 束光振动方 向相互垂直,方解石的双折射,当方解石晶体旋转时，,e光的像围绕 o 光的像旋转。,o 光的像不动，,继续旋转方解石晶体：,继续旋转方解石晶体：,继续旋转方解石晶体：,3、晶体的光轴,当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发,例如，方解石晶体（冰洲石）的光轴：由钝顶角引出的与三个邻边成等角的方向就是光轴。,光轴是一个特殊的方向，,单轴晶体：只有一个光轴的晶体，如方解石。,双轴晶体：有两个光轴的晶体，如云毋。,该方向称为晶体的光轴。,生双折射，,直线均为光轴。,凡平行于此方向的,方解石的光轴,4、主截面与主平面,晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面,叫该束光的主平

5、面。,晶体表面的法线与光轴决定的平面，称为晶体的主截面。,晶体的各向异性：,介电常数为 x , y,x= y z,光矢量垂直于光轴时，,光矢量振动方向与晶体光轴的夹角不同，,介电常数就不同，光的传播速度也就不同。,二、晶体的主折射率，正晶体、负晶体,o光：,no ，ne 称为 晶体的主折射率,正晶体：ne no,负晶体：ne no,e光：,(ve vo),(ve vo),如：石英、冰,如：方解石、红宝石,三、单轴晶体中光传播的惠更斯作图法,1、光轴平行晶体表面，自然光垂直入射,o、 e方向上虽没分开，,下面以负晶体(ve vo)为例，介绍该方法：,但速度上是分开的，,这仍是双折射。,以惠更斯原

6、理为依据的惠更斯作图法，,是研究光在晶体中传播的重要方法。,正-长轴 负-短轴,惠更斯：光波阵面上每一点都可以看作新的子波源，以后任意时刻，这些子波的包迹就是该时刻的波阵面。 1690年,o,e,2、光轴平行晶体表面，且垂直入射面，,晶体,re,vot,vet,o,e,ct,自然光斜入射,在这种特殊的情况下，对e 光也可以用,折射定律。,3、光轴与晶体表面斜交，自然光垂直入射,这正是前面演示的情形。,14.4 椭圆偏振光和圆偏振光,一、晶体起偏器件,1、晶体的二向色性、晶体偏振器,某些晶体对o光和e光的吸收有很大差异，,例如，电气石对o光有强烈吸收，,对e光,吸收很弱，,用它就可以产生线偏振光

7、。,这叫晶体的二向色性。,2、偏振棱镜,偏光棱镜：,偏振棱镜可由自然光获得高质量的线偏振光，,可由自然光获得原方向的线偏振光,它又可分为偏光棱镜和偏光分束棱镜。,o 光几乎不改变方向；,e 光在方解石界面上全反射后被吸收。,可以由,计算出e 光的全反射临界角,格兰汤姆孙棱镜,偏光分束棱镜：,可由自然光获得分开的两束线偏振光,光进入到第1块方解石后，o光和e光在方向上没有分开。,由于方解石2和方解石1二者光轴垂直，当光进入到方解石2时，o 光变成e光（none）：光密光疏；而e光变成o 光：光疏光密,于是两光束在界面处发生折射而分开。,一束线偏振光垂直射入一块方解石，入射前光矢量方向与晶体的主截

8、面成30o角，求：在方解石中o光、e光的光强之比。,例题,解：垂直射入主截面、主平面共面,若入射光振幅A,例题,用方解石切割成正三角形截面的棱镜，自然光以i 角入射，定性画出o光、e光的振动方向，传播方向。,解：方解石负晶体垂直 光轴方向v e vo,光轴,e光,o光,注 意： o光、e光只在晶体内部才有意义！,二、变相差器 圆和椭圆偏振光的起偏,波片：光轴平行于表面的晶体薄片。,从晶片出射的两束光由于出现相位差，,而合成为一束椭圆、圆或线偏振光。,在入射点，o、e光的相位差为零或，在出射点晶片对o、e光产生的附加相位差：,，出射光为椭圆(圆)偏振光,当,，出射光仍为线偏振光,当,1、四分之一波(晶)片,线偏振光圆偏振光,线偏振光线偏振光,可从线偏振光获得椭圆或圆偏振光（或相反）,厚度满足,线偏振光椭圆偏振光,2、二分之一波片,可使线偏振光振动面转过2 角度,3、全波片,注意：波片是对某个确定波长 而言的,光轴,三、椭圆与圆偏振光的检偏,【思考】如何用四分之一波片和偏振片区分,部分偏振光和椭圆偏振光,自然光和圆偏振光,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）,或光轴平行椭圆偏振光的长轴或短轴