7郭永康+光在晶體和液晶中傳播-3.ppt

CH7 5偏振光的干涉interferenceofpolarizedlight 7 5偏振光的干涉 P2后o光e光振動(dòng)方向相同 位相差 有無條紋 晶體光軸在偏振片P1與P2的透振方向之間 因子 來源于投影中 和反向 輸出光強(qiáng)與其振幅的平方成正比 相干相消 相干相長 晶體光軸在偏振片P1與P2的透振方向之外 特殊情況 1 2 有 正交 平行 討論 劈尖形晶片產(chǎn)生的的干涉現(xiàn)象 兩偏振片平行在同以厚度處滿足 亮紋 平行于棱邊的直線 等厚干涉圖樣 亮紋 暗紋 干涉是由位相差恒定的o光 e光得到的 在同一厚度的晶片處出射位相差恒定的兩束偏振光 二者在P2處得到同一方向振動(dòng) 進(jìn)行相干 轉(zhuǎn)動(dòng)P2 當(dāng)P2與P1垂直 亮紋 暗紋 暗紋 亮紋 顯色偏振 白光入射晶片 厚度均勻 1 相差 1滿足干涉相長 該色光強(qiáng)為極大IM o光e光之間相差 2 相差 2滿足干涉相消 該色光強(qiáng)為極小Im 45 Im 0 該色光在屏上消失 屏上呈現(xiàn) 2的互補(bǔ)色 顯色偏振 1 由顯色偏振 驗(yàn)測(cè)在兩偏振片之間的薄片是否是晶片 2 波晶片 可根據(jù)屏上呈現(xiàn)的顏色判斷出發(fā)生干涉相消的光波波長 從而求出晶片的或d值 若波晶片 尖劈形狀用白光照明 在某種波長出現(xiàn)暗紋的地方 顯示出它的互補(bǔ)色 整個(gè)屏上的條紋平行于棱邊 波晶片厚度不均勻 則整個(gè)屏上呈現(xiàn)不規(guī)則的彩色花樣轉(zhuǎn)動(dòng)任何一個(gè)元件 彩色會(huì)隨之發(fā)生改變 會(huì)聚偏振光的干涉 或P1 P2 屏上 以透鏡光心為中心的同心圓環(huán) 圖樣解釋 1 圓環(huán)紋的形成 2 十字的形成 十字 在P1方向和垂直方向出現(xiàn)十字 周期性變化明暗交替的干涉圓環(huán) 與P1 P2在屏上呈現(xiàn)互補(bǔ)色 例1厚為0 025mm的方解石晶片 其表面平行于光軸 置于正交尼科耳棱鏡之間 晶片的主截面與它們成45 角 試問 1 在可見光范圍內(nèi) 哪些波長不能通過 2 若轉(zhuǎn)動(dòng)第二個(gè)尼科耳棱鏡 使其主截面與第一個(gè)尼科耳棱鏡相平行 哪些波長不能通過 解 1 這是一個(gè)由偏振光干涉引起的顯色問題 因?yàn)殡S波長的變化很小 可以不考慮其色散 當(dāng)N1 N2時(shí) 兩個(gè)分振動(dòng)的位相差為 時(shí) 兩分振動(dòng)干涉相消 鈉黃光通過此晶片后 o光和e光的光程差為 2 若使N1 N2 二分振動(dòng)滿足相象消 例2 兩個(gè)偏振片的透振方向夾角為60 將一塊楔角的石英尖劈置于兩偏振片之間 其光軸與兩偏振片透振方向均成30 角 用一波長平行鈉黃光照明 已知石英的主折射率試求干涉條紋間距以及條紋可見度 x 劈尖后垂直振動(dòng)偏振光間的位相差 干涉相消 出現(xiàn)暗紋 即在劈尖頂點(diǎn)為零級(jí)條紋暗紋 條紋間距 偏振光干涉的強(qiáng)度分布 暗紋 亮紋 當(dāng)兩個(gè)偏振光平行或正交時(shí) 條紋可見度為1 CH7 6旋光性及圓二色性opticalactivephenomenonandcirculardichroism 當(dāng)線偏振光沿某些晶體 如石英 的光軸方向傳播 或通過某些溶液 如蔗糖 酒 石酸溶液 時(shí) 它的振動(dòng)面將以光的傳播方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn) 這種現(xiàn)象稱為旋光現(xiàn)象 偏振光振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)的角度 與旋光物質(zhì)的厚度d成正比 溶液旋光物質(zhì) 稱為該晶體的旋光率 單位是度 毫米 7 6旋光性及圓二色性 迎著光的傳播方向看 使振動(dòng)面沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)稱為右旋物質(zhì) 逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的稱為左旋物質(zhì) 左旋右旋 旋光率與波長的關(guān)系 各向異性的介質(zhì)中 右旋晶體中 右旋圓偏振光傳播速度較快 左旋晶體中左旋圓偏振光傳播速度較快 圓雙折射解釋旋光現(xiàn)象 E L和E R的合成矢量E 即為出射線偏振光的光矢量 光矢量反時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度 左旋晶體 即 右旋晶體 即 反時(shí)針旋轉(zhuǎn) 順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 物質(zhì)對(duì)入射光所分解成的左旋 右旋圓偏振光的吸收率AL和AR不完全相同 通過厚度為d的旋光物質(zhì)后 射出的兩束圓偏振光的位相差為由于不等同的吸收 它們的振幅不再相等 出射光為兩束頻率相同 振幅不等 有一定位相差 左旋 右旋圓偏振光 合成為橢圓偏振光 ER 圓二色性 合成的橢圓偏振光的特征值 橢圓值 和吸收率差都可以用來描寫圓二色性 例1在兩個(gè)尼科耳棱鏡之間插入一塊石英片 可以消除眼睛最敏感的黃綠光 5500 設(shè)對(duì)此波長的旋光率為24 mm 求下列情況下晶片的厚度 1 兩尼科耳棱鏡主截面正交 2 兩尼科耳棱鏡主截面平行 解 1 若N1 N2 要消除黃綠光 應(yīng)該使該波長的光在通過石英旋光晶片后 振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)180 則 1 若N1 N2 應(yīng)使黃綠光通過石英片后 振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)90 則即晶片厚度為3 75mm的奇數(shù)倍時(shí)能對(duì)此波長消光 例2如何用一個(gè)白光光源和兩個(gè)偏振片確定一個(gè)厚度為1mm的石英旋光片是左旋還是右旋的 解旋光率 是波長 的函數(shù) 有表7 7 A可知 旋光率隨波長增大而減小 而且當(dāng)旋光片厚度不超過1mm時(shí) 光矢量的旋轉(zhuǎn)角度不會(huì)超過90 利用旋光色散 將待測(cè)旋光片K置于兩平行偏振片P1 P2之間 用白光照明 如圖所示 若K為右旋石英片 則可見光中各種波長的光矢量經(jīng)K后都向右旋轉(zhuǎn) 且波長越短的光 其光矢量旋轉(zhuǎn)的角度越大 這時(shí) 若將偏振片