大學物理波動光學章節(jié)-偏振光的干涉

1、14.14 偏振光的干涉偏振光的干涉一一. 典型裝置典型裝置二二. 線偏振光通過波晶片后的偏振狀態(tài)線偏振光通過波晶片后的偏振狀態(tài)三三. 相干區(qū)相干區(qū) 干涉強度干涉強度四四. 偏振狀態(tài)的檢驗偏振狀態(tài)的檢驗一一. 偏振光干涉典型實驗裝置偏振光干涉典型實驗裝置偏振片偏振片1偏振片偏振片2屏屏光源光源 波晶片波晶片 光軸平行于入射表面的晶體薄片光軸平行于入射表面的晶體薄片 兩個正交的偏振片兩個正交的偏振片 三個元件表面平行三個元件表面平行 自然光正入射自然光正入射波晶片波晶片屏屏 波晶片波晶片 （光軸平行于表面且厚度均勻的晶體光軸平行于表面且厚度均勻的晶體）d 光o光e波晶片波晶片出射出射 o 光光

2、e 光的相位差為光的相位差為dnneo)(2線偏振光垂直入射波晶片線偏振光垂直入射波晶片后，后，o 光光, e 光傳播光傳播速度不速度不同而同而產(chǎn)生了相位差產(chǎn)生了相位差。波晶片波晶片分類分類1()4oenn dk41波片波片1()2oenn dk半波片半波片oenn dk全波片全波片二二. 線偏振光經(jīng)過波晶片后偏振狀態(tài)線偏振光經(jīng)過波晶片后偏振狀態(tài)偏振片偏振片1偏振片偏振片2 波晶片波晶片0I，區(qū)：區(qū)：線偏振光，強度線偏振光，強度021II 區(qū)：區(qū)：兩束線偏振光。其頻率相同、兩束線偏振光。其頻率相同、 傳播方向相同，且同一點光傳播方向相同，且同一點光 源發(fā)出的源發(fā)出的o光和光和e光不分開、光不分

3、開、 振動方向相互垂直、光程差為振動方向相互垂直、光程差為 dnneod 波晶片波晶片? 為投影引入的附加相位為投影引入的附加相位三三. 相干區(qū)相干區(qū) 干涉強度干涉強度1. 相干光的振幅相干光的振幅 1AoAeA2eA2oA2P1PC sin1AAo cos1AAe cossincos12AAAoo cossinsin12AAAee02121IA 2. 相干光的光程差相干光的光程差eocnnd2 2 eocnnd區(qū)：區(qū)： o 光和光和e 光經(jīng)過偏振片光經(jīng)過偏振片2 后，振動方向平行，振動頻后，振動方向平行，振動頻 率相同，相位差恒定，滿足干涉條件。率相同，相位差恒定，滿足干涉條件。3. 疊加的

4、光強疊加的光強 干涉相長干涉相長 干涉相消干涉相消cos222222222eoeoAAAAA)cos1 (2sin21221A22 knndeo) 12(2 knndeo1. 典型裝置典型裝置討論討論偏振片偏振片1偏振片偏振片2 波晶片波晶片相干條件的實現(xiàn)：相干條件的實現(xiàn)：起偏器起偏器 保證兩光有確定相位差保證兩光有確定相位差波晶片波晶片 保證從一次發(fā)光中分出保證從一次發(fā)光中分出 兩束光，其光程差為兩束光，其光程差為 檢偏器檢偏器 保證兩光振動方向相同保證兩光振動方向相同相位差與裝置的關(guān)系：相位差與裝置的關(guān)系：21PP 2 eonnd21/ PPeonnd2 oenn d2. 干涉現(xiàn)象干涉現(xiàn)象

5、波片波片偏振片偏振片1偏振片偏振片2 u單色光入射，屏上光強均勻分布。轉(zhuǎn)動元件，屏上光強改變。單色光入射，屏上光強均勻分布。轉(zhuǎn)動元件，屏上光強改變。(1) 波片厚度均勻波片厚度均勻u白光入射，屏上出現(xiàn)彩色，白光入射，屏上出現(xiàn)彩色，轉(zhuǎn)動偏振片或波片，光強、色轉(zhuǎn)動偏振片或波片，光強、色 彩都變化。彩都變化。 白光照射時，屏上由于某種顏色干涉相消白光照射時，屏上由于某種顏色干涉相消, , 而呈現(xiàn)它的而呈現(xiàn)它的 互補色，這叫互補色，這叫( (顯顯) ) 色偏振色偏振。 222211sin 2 (1 cos)2AAcos222222222eoeoAAAAA楔狀晶體楔狀晶體(2) 波片厚度不等波片厚度不等

6、出現(xiàn)干涉條紋。出現(xiàn)干涉條紋。石英劈尖的偏振光干涉（等厚條紋）石英劈尖的偏振光干涉（等厚條紋）利用偏振光干涉看到的結(jié)冰過程利用偏振光干涉看到的結(jié)冰過程利用偏振光干涉看到的結(jié)冰過程利用偏振光干涉看到的結(jié)冰過程不同成熟度的棉纖維在偏振光顯微鏡下的圖形不同成熟度的棉纖維在偏振光顯微鏡下的圖形四四. 偏振狀態(tài)的檢驗偏振狀態(tài)的檢驗第一步：用偏振片旋轉(zhuǎn)第一步：用偏振片旋轉(zhuǎn) 觀察出射光強變化觀察出射光強變化 將將5種偏振態(tài)分成種偏振態(tài)分成3組組 線偏振光線偏振光自然光自然光 圓偏振光圓偏振光部分偏振光部分偏振光 橢圓偏振光橢圓偏振光第二步：第二步： 用四分之一波片區(qū)分圓偏振光和自然光用四分之一波片區(qū)分圓偏振光和自然光 用四分之一波片區(qū)分橢圓偏振光和部分偏振光用四分之一波片區(qū)分橢圓偏振光和部分偏振光各種偏振光經(jīng)過各種偏振光經(jīng)過 波晶片波晶片,偏振片后的光強變化偏振片后的光強變化4141波片波片自然光自然光圓偏振光圓偏振光自然光自然光線偏振光線偏振光偏振片偏振片光強無變化光強無變化光強有變化，光強有變化，且有消光現(xiàn)象且有消光現(xiàn)象(以光線為軸轉(zhuǎn)動以光線為軸轉(zhuǎn)動)41波片波片偏振片偏振片部分偏振光部分偏振光(橢圓的長或者短軸橢圓的長或者短軸與晶片的光軸重合與