東南光學(xué)教程第五章

1第五章§5.5光在晶體中的傳播方向2、n1n21、用惠更斯原理確定折射光的傳播方向.

一、單軸晶體內(nèi)o光與e光的傳播方向3空氣晶體（1）光軸平行于入射面.方解石(負(fù)）光軸2.用惠更斯作圖法確定光在晶體中的傳播方向

一、單軸晶體內(nèi)o光與e光的傳播方向4(2)光軸垂直于入射面,石英(正)空氣晶體光軸ooee

一、單軸晶體內(nèi)o光與e光的傳播方向5[a]光軸平行于入射面,垂直于晶體表面空氣方解石n1n0、neAA’······o（e）光光軸方向o光e光傳播方向相同，不發(fā)生雙折射，傳播速度相同

一、單軸晶體內(nèi)o光與e光的傳播方向6[b]光軸平行于入射面,平行于晶體表面空氣方解石n1n0、ne··光軸方向AA’··o光e光傳播方向相同，但傳播速度不同··o光e光

一、單軸晶體內(nèi)o光與e光的傳播方向7空氣石英光軸ooee[C]光軸垂直于入射面,平行于晶體表面,o光e光傳播方向相同，但傳播速度不同

一、單軸晶體內(nèi)o光與e光的傳播方向8第五章§5.6偏振器件9o光和e光的特點：10一、尼科耳棱鏡

1.原理：利用雙折射將自然光分成o光和e光，再利用全反射把o光反射到棱鏡側(cè)壁上，只讓e光通過棱鏡，獲得線偏振光。11(方解石)一、尼科耳棱鏡

鈉光自然光480光軸加拿大樹膠涂黑710線偏振光680122.作用：①起偏器②

檢偏器：透射出尼科耳后的線偏振光（e光）的光強(qiáng)為：一、尼科耳棱鏡

a.平行尼科耳b.正交尼科耳：13

4.傅科棱鏡：

以空氣層代替加拿大樹膠。

優(yōu)點：可用于紫外線

傅科棱鏡

光軸

光軸鈉光自然光線偏振光一、尼科耳棱鏡

14βADCB1、結(jié)構(gòu)············光軸方向光軸方向ADCB兩棱鏡光軸相互垂直···················棱鏡ADB主截面平行屏面棱鏡CDB主截面垂直屏面棱鏡ADB產(chǎn)生的o光e光不分開，但速度不同MN二、沃拉斯頓棱鏡2、原理15▲振動垂直于屏面的偏振光對ADB為o光，對CDB為e光························βADCBMN▲振動在屏面內(nèi)偏振光對ADB為e光，對CDB為o光。光疏－光密

從出射兩束彼此分開振動方向相互垂直的偏振光

當(dāng)β不很大時，兩束出射光幾乎對稱地分開

可證明兩出射光夾角二、沃拉斯頓棱鏡16方解石制成的羅匈棱鏡鈉光自然光e???o玻璃和方解石制成的偏振器鈉光自然光e??o二、沃拉斯頓棱鏡17yxoP1、波片結(jié)構(gòu)光軸與晶體表面平行?！AAoAe三.波片··光軸方向A·o光e光18▲四分之一波片光程差位相差取取三.波片▲全波片▲二分之一波片19光程差:

:可變光程差可調(diào)可變四、可變位相延遲板1、巴俾涅補(bǔ)償器(Babinet)202、索列爾補(bǔ)償器(Soleil)

四、可變位相延遲板21第五章§5.7橢圓偏振光與圓偏振光

22一、圓偏振光和橢圓偏振光概述1、圓偏振光：光矢量的大小不變，方向隨時間以角速度旋轉(zhuǎn)，其末端軌跡是圓。yxoP·zAAoAe232.橢圓偏振光：光矢量的方向和大小都在隨時間改變,光矢量的端點描出一個橢圓。一、圓偏振光和橢圓偏振光概述24振動面Z25二、圓和橢圓偏振光的描述頻率相同振動方向相互垂直位相差恒定沿z方向傳播的兩線偏振光的疊加合成波的表達(dá)式為26橢圓的一般方程二、圓和橢圓偏振光的描述αAx-AxAy-AyOExEyEEx在±Ax之間變化Ey在±Ay之間變化橢圓軸與x夾角α271.討論：（1）Δφ=0或±2π的整數(shù)倍：直線方程（2）Δφ=±(2k+1)π直線方程Δφ=0

Δφ=π

28（3）Δφ=±π/2及其奇數(shù)倍：例Δφ=π/2標(biāo)準(zhǔn)橢圓方程若Ax=Ay，—圓偏振光1.討論：Δφ=π/2292、橢圓偏振光的旋向迎光傳播方向合矢量順時針旋轉(zhuǎn)，右旋偏振光合矢量逆時針旋轉(zhuǎn)，左旋偏振光判據(jù)在一個周期內(nèi)左旋偏振光右旋偏振光二、圓和橢圓偏振光的描述30（a）Δφ=0

（b）0<Δφ<π/2（d）π/2<Δφ<π（e）Δφ=π

（f）0<Δφ<3π/2（g）Δφ=3π/2（h）π3/2<Δφ<2π（c）Δφ=π/2二、圓和橢圓偏振光的描述311、橢圓偏振器線偏振光垂直入射到波片上獲得橢圓偏振光。2、圓偏振器垂直入射到1/4波片，線偏振光的振動方向與光軸成45°，獲得圓偏振光。yxzdExEyθEO光軸方向三、圓和橢圓偏振光的獲得32第五章§5.8偏振態(tài)的實驗檢驗

33一、平面偏振光的檢定方法：檢振器光強(qiáng)變化有消光：平面偏振光

無消光（待定）部分偏振光橢圓偏振光光強(qiáng)不變（待定）自然光圓偏振光旋轉(zhuǎn)偏振片被檢光34二、自然光和圓偏振光的檢定旋轉(zhuǎn)偏振片?

波片自然光圓偏振光自然光線偏振光光強(qiáng)變化且消光圓偏振光光強(qiáng)不變?yōu)樽匀还夥椒ǎ河?波片和檢振器35三、部分偏振光和橢圓偏振光的檢定旋轉(zhuǎn)偏振片?

波片橢圓偏振光線偏振光光強(qiáng)變化且消光橢圓偏振光光強(qiáng)變化無消光部分偏振光部分偏振光部分偏振光36第五章§5.9偏振光的干涉

37P2α條件：頻率相同、振動方向在一條直線上、位相差恒定xoP1·y光軸方向E1θdzP1的作用：獲得線偏振光波片的作用：獲得有固定位相差P2的作用：使振動方向一致一、偏振光干涉典型的實驗裝置注意：α，θ取銳角38yP1P2設(shè)P1與y（波片光軸）的夾角為θ，P2與y的夾角為αA1AeAoA2e過P1后振幅為A1過波片后分為θαA2o過P2后振幅為A2

二、線偏振光干涉的強(qiáng)度分布39兩部分組成▲由波片引起的位相差▲由P1和P2透振方向引起的位相差yP1P2A1AeAoA2eθαA2o1、A2o和A2e

方向相同2、A2o和A2e方向相反P1P2yA1A2eAoAeA2oθα二、線偏振光干涉的強(qiáng)度分布40關(guān)于光強(qiáng)I的討論▲P1和P2

的透振方向相互平行二、線偏振光干涉的強(qiáng)度分布I//取極大I//取極小

恒定波片厚度d確定，極值條件41▲P1和P2

的透振方向相互垂直P1P2yA1A2eAoAeA2oθαI⊥=0，取極小I⊥取極大極值條件二、線偏振光干涉的強(qiáng)度分布42yPxoP·E1θdz

P1和P2的相互垂直，

明暗條紋條件

暗條紋明條紋三、線偏振光干涉條紋43石英劈尖的偏振光干涉（等厚條紋）44第五章§5.10光的彈性效應(yīng)、電光效應(yīng)和磁光效應(yīng)45各向同性物質(zhì)外界作用各向異性物質(zhì)各向異性物質(zhì)外界作用物質(zhì)的各向異性變化46一、光的彈性效應(yīng)（應(yīng)力雙折射）1、彈性效應(yīng)：各向同性的材料在受到應(yīng)力的情況下成為各向異性材料，并具有雙折射現(xiàn)象P1P2dSF干涉有機(jī)玻璃CF光軸與F平行2、應(yīng)用：應(yīng)力測試47二、電光效應(yīng)（1）.克爾效應(yīng)(Kerr)，二次電光效應(yīng)1.電光效應(yīng)：在各向同性介質(zhì)中加電場使其現(xiàn)出各向異性，從而使光產(chǎn)生雙折射。通電：單晶性質(zhì)（光軸與E平行）克爾盒+_N1EN2k—

克爾常數(shù)E—

電場強(qiáng)度48相位差為：d－平板間距；V－平板間的電勢差應(yīng)用：V變，

變，光強(qiáng)I變二、電光效應(yīng)49（2）普克爾斯（Pockels效應(yīng)），線性電光效應(yīng)位相差：二、電光效應(yīng)可以通過改變電壓來控制位相，調(diào)制光強(qiáng)50線偏振光振動面轉(zhuǎn)過的角度（為旋光系數(shù)）

線偏振光在一些物質(zhì)中傳播時，振動面會轉(zhuǎn)過一個角度，這種現(xiàn)象叫做旋光現(xiàn)象．旋光晶體單色光三、旋光效應(yīng)51四.磁光效應(yīng)--Faraday效應(yīng)

線偏振光通過放在磁場中透明介質(zhì)（如玻璃）時發(fā)生旋光現(xiàn)象。應(yīng)用：調(diào)制器52

小結(jié)一、五種偏振態(tài)：⒈自然光：⒉線偏振光：⒊部分偏振光：偏振度：⒋圓偏振光：

“-”右旋、順時針，“+”左旋、逆時針。⒌橢圓偏振光：

“-”右旋、順時針，“+”左旋、逆時針。

53

二、兩個基本定律：三、o光和e光：

54四、偏振器件：⒈尼科耳棱鏡：可以作為起偏器，也可以作為檢偏器。自然光通過平行尼科耳時透射光最強(qiáng)；通過正交尼科耳時透射光強(qiáng)為0。⒉沃拉斯頓棱鏡：⒊波片:①片：能把圓偏振光→線偏振光；