波动光学偏振.ppt

1、2.自然光,一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直的、等幅的、不相干(无固定相位关系)的线偏振光,坐标轴任意选择,3.部分偏振光,本质上同自然光 但显示出某个方向的振动较强些,分解,分量占优,分量占优,可看作线偏振光与自然光的混合,二向色性 某些物质能吸收某一方向的光振动 , 而只让与这个方向垂直的光振动通过, 这种性质称二向色性 .,偏振片 涂有二向色性材料的透明薄片 .,偏振化方向 当自然光照射在偏振片上时，它只让某一特定方向的光通过，这个方向叫此偏振片的偏振化方向 .,允许通过的光振动方向。,偏振片的用途：“起偏”和“检偏”,光强 I0,光强 I0/2,二、偏振片的起偏和检偏 马吕斯定律

2、,马吕斯定律,光强为I0的线偏振光，透过偏振片后，透射强度为：,证明：,无出射光,设检偏器的偏振化方向与起检偏器的偏振化方向之间的夹角为,光强 I0,光强 I0/2,光强 I0/2,时：,时：,光强 I0,光强 I0/2,光强 I0/2,时：,光强 I0,光强 I0/2,例 有两个偏振片,一个用作起偏器, 一个用作检偏器. 当它们偏振化方向间的夹角为 时 , 一束单色自然光穿过它们, 出射光强为 ; 当它们偏振化方向间的夹角为 时, 另一束单色自然光穿过它们 , 出射光强为 , 且 . 求两束单色自然光的强度之比 .,解 设两束单色自然光的强度分别为 和 .,经过起偏器后光强分别为 和 .,经

3、过检偏器后,反射光中垂直入射面振动占优,折射光中平行入射面振动占优,布儒斯特定律,入射角满足 时,反射光是线偏振光，振动垂直入射面,布儒斯特角,起偏角,由折射定律,用玻璃片堆起偏,三、反射和折射起偏 布儒斯特定律,讨论下列光线的反射和折射（起偏角 ）.,在拍摄玻璃窗内的物体时，加偏振片可去掉反射光的干扰。,（C）用偏光镜消除了反射偏振光,使玻璃门内的人物清晰可见,（A）玻璃门表面的反光很强,（B）用偏光镜减弱了反射偏振光,四、双折射现象,1.双折射晶体,入射光,o光,e光,o光,服从折射定律，寻常光，,e 光,不服从折射定律，非常光，,二者均为线偏振光,方解石晶体（CaCO3）,o光折射线一定

4、在入射面内 e光折射线不一定在入射面内,方解石,光轴,晶体内的一个特殊方向，在此方向上不发生双折射,光轴在晶体内,光轴是一个方向,分类：,双轴晶体,单轴晶体,方解石（冰洲石） 石英 红宝石,云母 蓝宝石 硫磺,方解石晶体,光轴方向,磨光，可得到与光轴垂直的表面,主截面,光轴与晶体表面的法线构成的平面,主平面,晶体中光线与光轴方向构成的平面,振动方向垂直o光主平面,振动方向平行e 光主平面,一组相互平行的平面,振动方向垂直光轴,o光,服从折射定律,线偏振光,不服从折射定律,线偏振光,振动方向与光轴夹角及传播有关,光轴,方解石,e光,o光,o光主平面与e光主平面并不一定重合,当入射面与某个主截面重

5、合时，o光主平面、e 光主平面都在主截面内，o光和e光振动方向严格垂直,2.惠更斯原理对双折射的描述,o光、e光的波阵面,e 光：传播速度与方向有关,o光：各方向的传播速度相等,正晶体,光轴,负晶体,如：石英、冰,如：方解石、红宝石,垂直光轴方向上，e 光与o光速度差别最大,光的传播速度取决于光矢量振动方向与晶体光轴的夹角,沿光轴方向上，e 光与o光速度相等,惠更斯作图法(负晶体为例),光轴 界面，自然光正入射,自然光,o光,e光,e 光的速度等于o光速度,光轴 界面，自然光正入射,光轴,自然光,o光,e光,e 光的速度大于o 光速度,光轴 界面，自然光斜入射,o光,e光,光轴与界面斜交，自然

6、光正入射,波射线,3.尼克耳棱镜,e 光,O 光,光轴,将天然的方解石晶体按一定的要求加工成两块直角棱镜，然后再用特种树胶把它们粘合起来制成一块斜长方形的光学棱镜。,尼科耳棱镜可用于起偏和检偏,仍为线偏振光,椭圆偏振光,右旋,左旋,偏振方向垂直、频率相同、相位差恒定的线偏振光的合成,合成轨道是圆称为圆偏振光(特殊的椭圆偏振光),五、椭圆偏振光和圆偏振光 波片,1. 椭圆偏振光和圆偏振光,2. 晶体波片,晶体薄片，光轴平行于薄片表面,光线正入射,两束光出现固定的相位差相干光,线偏振光,椭圆偏振光,椭圆偏振光,光偏振状态的检验,第一步：用偏振片,线偏振光，自然光，圆偏振光，部分偏振光，椭圆偏振光,偏振片(转动),线偏振光, I 变、有消光,圆偏振光,自然光,I 不变,部分偏振光, I 变、无消光,椭圆偏振光,第二步：再用1/4波片 + 偏振片,四分之一波片,偏振片(转动),自然光,圆偏振光,自然光,I 不变,线偏振光,有消光,椭圆偏振光,线偏振光*,有消光,部分偏振光,部分偏振光,I 变 无消光,六、偏振光的干涉,1.典型装置,甲区：,线偏振光， 振幅A1，光强,乙区：,光轴,丙区：,与晶体种类、波长、波片厚度有关,若P1与P2平行,无附加相位差,1. 光弹性效应 某些非晶体物质，在力的作用下发生形变时，将失去非晶体的各向同性的特征而具有