光學(xué)教學(xué)課件：chapt5-4 位相延遲器（Retarder）

1、15-8位相延遲器（Retarder） 通過偏振器，可從非偏振光產(chǎn)生線偏振光，那么如何產(chǎn)生圓偏振光或橢圓偏振光？ 線偏振光、圓偏振光和橢圓偏振光都是完全偏振光，三者之間可否相互轉(zhuǎn)換？ 三者在雙折射晶體內(nèi)都可分解為兩個垂直振動: e光和o光，如果在兩個垂直振動之間產(chǎn)生位相延遲， 那么，通過分解與合成可使三種偏振光彼此轉(zhuǎn)換。借助于位相延遲器（或稱波片） 25-8-1 波片(Wave plate)的位相延遲 圖示：光軸平行于表面，o光和e光的相對位相延遲 o光和e光，兩者沿原方向傳播，但速度不同 位相差。透射光兩振動分量間位相差，使合振動成為橢圓偏振光3 線偏振光正入射到晶體內(nèi)可分解為兩個垂直振動分

2、量；偏振光傳播演示 通過晶體后，兩個垂直振動間產(chǎn)生位相差， 使得合成振動成為橢圓偏振光。4入射光通過波片后， o光和e光間的相對位相延遲導(dǎo)致 兩個垂直振動間產(chǎn)生位相差 d位相差 d 取不同值時，出射光的偏振狀態(tài)：ddddddddddd5o光和e光的光程差:位相差:注意點：波片的位相差與波長有關(guān) 6定義波片的快軸：傳播速度快的光的振動方向 光軸方向 不論正軸還是負(fù)軸晶體， 只需知道波片快軸即可知道 哪個振動方向的光走得快- 即哪個振動的光位相超前。負(fù)軸晶體例如: e光振動|光軸，所以負(fù)軸晶體的光軸是快軸 負(fù)軸晶體，e光比o光走得快；快軸方向 快光 - 速度快的光振動 (例：負(fù)軸晶體 - e光=快

3、光) 慢光-速度慢的光振動7根據(jù)位相延遲值的不同,通常有三種波片:全波片;半波片;四分之一波片.這三種波片對特定的波長有固定的位相延遲.85-8-2 全波片(Full-wave plate) 快光和慢光的位相差：入射光波長 l(k = 整數(shù)) 波片的設(shè)計厚度: 9圖示：全波片的作用；透射光的振動狀態(tài)與入射光相同 105-8-3 半波片(Half-wave plate)- 波片 位相差： ( k = 整數(shù) ) 波片的設(shè)計厚度: 1|211快光比慢光超前 p位相，因此入射的偏振光，通過半波片后，繞快軸轉(zhuǎn)過一個對稱的角度，并且旋向反向入射光透射光半波片圖示：半波片的作用125-8-4 波片(Quar

4、ter-wave plate) 位相差： (k = 整數(shù)) 波片的設(shè)計厚度: 1|413 快光和慢光的 位相差是 可使入射線偏振光轉(zhuǎn)換為正橢圓或圓偏振光圖示： 波片的作用入射光透射光 同樣可使入射正橢圓或圓偏振光轉(zhuǎn)換為線偏振光入射光透射光14橢圓偏振光 其它方位橢圓偏振光直線偏振光 快軸與橢圓主軸同向橢圓偏振光45o或135o直線偏振光（相對于快軸） 任何方位圓偏振光正橢圓偏振光（相對于快軸） 其它方位直線偏振光圓偏振光快軸與入射光振動方向成45o或135o直線偏振光直線偏振光（與入射光相同）快軸與入射光振動方向平行或垂直直線偏振光四分之一波片方位入射光偏振光通過 1/4 波片波片后偏振態(tài)的變

5、化 出射光15光軸平行于表面（并且垂直于屏幕面）光軸165-8-4 可變位相延遲板波片的位相延遲值是固定的，實際應(yīng)用中，常需要位相延遲值可調(diào)的位相延遲板，常用的有Babinet補償器和Soleil補償器。 兩光軸相互垂直且都平行于端面的劈形晶體斜面相接入射光透射光Babinet補償器(1) Babinet補償器(Babinet compensator)17光程差: : 可變 光程差可調(diào)2、要求入射光束很細。 1、由于交界面為斜面，在此界面上的不同折射，會使兩個垂直振動的傳播方向分開，引起光束發(fā)散； 缺點：18（2）Soleil補償器(Soleil compensator) 195-9確定光波偏

6、振狀態(tài)的實驗方法 按偏振度劃分，光波可分為： 1自然光（非偏振光）；2部分偏振光；3完全偏振光（線偏振光、橢圓偏振光和圓偏振光） 我們已經(jīng)了解到： 1通過偏振片可從自然光和部分偏振光產(chǎn)生線偏振 光，并可以確定一個光波是否為線偏振光； 2通過 波片可將圓或橢圓偏振光轉(zhuǎn)變?yōu)榫€偏振光， 或?qū)⒕€偏轉(zhuǎn)換為橢偏或圓偏。 20偏振片和 波片結(jié)合起來可以產(chǎn)生所需的偏振光反過來也可以用來檢測和分析光波的偏振狀態(tài)21在偏振片前放1/4波片，波片快軸沿光強極大或極小方向。轉(zhuǎn)動偏振片待測單色光波垂直入射光強無變化光強有變化光強的極小值為零（消光）轉(zhuǎn)動偏振片有消光現(xiàn)象光強不變自然光圓偏振光線偏振光有消光現(xiàn)象無消光現(xiàn)象橢圓偏振光部分偏振光在偏振片前放1/4波片，轉(zhuǎn)動偏振片1/4波片P221. 不放波片，旋轉(zhuǎn)偏振片，確定橢圓主軸取向； 轉(zhuǎn)動偏振片透光軸例: 用1/4 波片和偏振片確定一束單色橢圓偏振光的狀態(tài) （橢圓取向、旋向） 分析步驟： 快軸1/4波片2. 偏振片前插入1/4波片，波 片的快軸與 橢圓主軸一致3. 旋轉(zhuǎn)偏振片，確定線偏振光的振動方向，其方向與波片的快慢軸的相對取向決定橢圓偏振光的旋向。 橢圓主軸出射光應(yīng)為線偏振光；XY例. 用一塊偏振片和一塊/4 波片去鑒別：自然光、部分偏振光、線偏振