橢圓偏振光克爾光電效應(yīng)旋光現(xiàn)象

橢圓偏振光克爾光電效應(yīng)旋光現(xiàn)象第1頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月1一、橢圓偏振光和圓偏振光當兩個同頻率、有固定位相差、相互垂直的振動同時作用于一點時，則該點的合成軌跡呈橢圓狀。在光學中，各向異性晶體內(nèi)所產(chǎn)生的O光和e光是同頻率且振動方向相互垂直的兩偏振光，假如能使它們之間存在一個固定的位相差，則這樣的O光和e光在其相遇點的合成光矢量的末端的軌跡，一般來說，呈橢圓形，這種合成光稱為橢圓偏振光。橢圓偏振光和圓偏振光都是完全偏振光，均可等效為兩個具有恒定相位差、相同振動頻率、振動方向相互垂直的線偏振光。當合成光矢量的末端的軌跡呈圓形時，該合成光稱為圓偏振光。第2頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月2自然光在晶體內(nèi)所生成的O光和e光，雖然是同頻率的和振動方向互相垂直，但是它們之間無固定的位相差，因而在光線進行方向上的任一點的O光和e光的位相差均隨時間作無規(guī)則的改變，這樣的光不是橢圓偏振光或圓偏振光。對同一晶體，當入射光是一平面偏振光時，晶體內(nèi)的O光和e光是由同一光矢量分解出來的，因而在光線進行方向的任一點上，O光和e光有固定的位相差，這樣的光就是橢圓偏振光。將平面偏振光垂直地射在光軸平行于折射表面（即晶體表面）的各向異性的晶體板上，即可獲得橢圓偏振光或圓偏振光。?e?O光軸d第3頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月3M是起偏器，經(jīng)它可從自然光中獲得垂直射向波片C的線偏光。波片C光軸平行于晶體表面，透振方向與光軸方向之間的夾角垂直射入波片的線偏光，分解成的O光其振動方向垂直于入射面，垂直光軸；分解成的e光振動方向平行于入射面，平行于光軸。入射波片的線偏光的振幅??第4頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月4經(jīng)過波片后，O光和e光的相位差：波片厚度d決定O光、e光恒定相位差的大小。因此，可用波片來產(chǎn)生橢圓偏振光、圓偏振光或改變?nèi)肷涞钠駪B(tài)。討論：自板出來的兩光所合成的光為平面偏振光，并且振動方向與原入射光相同。1）當時

這相當于無相位延遲，即波長片不改變?nèi)肷渚€偏振光的狀態(tài)。OC第5頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月5自板出來的兩光所合成的光仍為平面偏振光，不過振動方向相對于原入射光的振動方向轉(zhuǎn)了2。（角為入射光的振動面與光在晶體內(nèi)的主截面的夾角）當時出射光的振動面與原入射光的振動面成/2角。當時我們把能使O光和e光產(chǎn)生位相差為或其奇數(shù)倍的晶體薄板，叫做二分之一波片。簡寫成/2片。2)當時

自板出來的兩光所合成的光仍為橢圓偏振光。所合成的橢圓偏振光，它的長軸和短軸分別同O光和e光的振動方向重合，橢圓偏振光的長軸和短軸的取向決定于入射光的振動面與光軸的夾角。第6頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月6我們把能使O光和e光產(chǎn)生位相差為/2或其奇數(shù)倍的晶體薄板，叫做四分之一波片。簡寫成/4片。長軸和短軸相等，得到圓偏振光。當時，3)當為2k，2（k+1），（2k+1）/2以外的其它任意值時，則由O光和e光所合成的光均為橢圓偏振光，不過橢圓的長、短軸不在平行于或垂直于光軸的方向上。第7頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月7線偏光垂直通過波片后的偏振態(tài)d出射光的偏振態(tài)波長片任意與入射光偏振態(tài)相同任意00或900

與入射光偏振態(tài)相同1/2波片出射線偏光振動方向與入射光振動方向?qū)τ诠廨S對稱，兩者間夾角21/4波片450

圓偏振光00或900

線偏光900

450

長短軸之比為tan或Ctan的正橢圓偏光非波片00450非半波片900=450非波片非半波片非1/4波片橢圓偏振光橢圓偏振光第8頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月8?

偏振態(tài)的檢驗?自然光通過1/4波片后，仍然是自然光。??電振動方向和1/4波片光軸垂直的線偏光，出射的偏振態(tài)不變。??橢圓偏光通過光軸與其短軸方位一致的1/4波片后，出射線偏光。OCOC第9頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月9七種偏振態(tài)的檢驗把檢偏器對著被檢光旋轉(zhuǎn)一周，若得到兩明兩零光強不變兩明兩暗線偏振光在光路中插入1/4波片，再旋轉(zhuǎn)檢偏器，若得在光路中插入1/4波片,并使光軸與檢得的暗方位相重合,再旋轉(zhuǎn)檢偏器,若兩明兩零則為光強不變則為兩明兩暗則為圓偏光自然光自加然圓光偏光橢圓偏光自加然線光偏光自橢然圓光偏加光兩明兩零則為兩明兩暗但暗程度與前不同則為兩明兩暗但暗方位與未插入1/4波片時相同則為第10頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月10

用人工的方法使某些非晶體物質(zhì)呈現(xiàn)雙折射現(xiàn)象。1.光彈效應(yīng)機械應(yīng)力使非晶體產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象。2.電光效應(yīng)----克爾效應(yīng)在電場作用下非晶體顯現(xiàn)雙折射現(xiàn)象。3.磁光效應(yīng)----法拉第效應(yīng)在磁場作用下非晶體顯現(xiàn)雙折射現(xiàn)象。二、人為雙折射第11頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月11?光彈現(xiàn)象??透明的各向同性介質(zhì)在機械應(yīng)力作用下，顯示出光學上的各向異性，與OO’為光軸的雙折射類似，這種現(xiàn)象叫做光彈效應(yīng)。實驗表明，在一定脅強強范圍內(nèi)：S為材料E受力的面積。為脅強光學系數(shù)現(xiàn)已成為光測彈性學基礎(chǔ)。第12頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月12?克爾效應(yīng)某些各向同性的透明介質(zhì)（如非晶體和液體），在外電場的作用下，顯示出雙折射現(xiàn)象，稱為克爾效應(yīng)。當外電場撤消時，這種性質(zhì)立即消失，因此，也稱為電致雙折射現(xiàn)象。光軸沿電場強度的方向??+

-cc'兩光通過厚度為的液體時，光程差為：第13頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月13若入射光的線偏振方向與外電場方向成450角，且M與N偏振方向相互垂直，調(diào)節(jié)電壓使其發(fā)生相長干涉，有：若去掉盒內(nèi)電場，則沒有光從N透出。整個系統(tǒng)起“光開關(guān)”的作用。通過控制外加電壓，可調(diào)節(jié)輸出的光脈沖的長短和頻率，把電訊號轉(zhuǎn)變成光訊號。由于光電效應(yīng)幾乎沒有慣性，電訊號的控制速度可達10-9m/s?！肮忾_關(guān)”,“光調(diào)制器”“光斷續(xù)器”有極快的速度啟閉光路或調(diào)制光強，目前廣泛應(yīng)用于高速攝影、電影、電視和激光通訊等許多領(lǐng)域。在電場、磁場中，材料光學性質(zhì)的研究，在實際應(yīng)用中有著廣闊的前景。第14頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月14線偏光通過某些透明介質(zhì)后，它的電振動方向?qū)⒗@著光的傳播方向旋轉(zhuǎn)過某一角度，稱為旋光現(xiàn)象。這種介質(zhì)稱為旋光物質(zhì)。如石英、糖、酒石酸鉀鈉等。為濾色片；M為起偏器；旋光物體放在兩個正交的偏振片M與N之間，將會看到視場由原來的零變亮，把檢偏器N旋轉(zhuǎn)一個角度，又可得到零視野。是旋光物質(zhì)，例如是晶面與光軸垂直的石英片三、旋光現(xiàn)象在迎光矢量圖上，電矢量振動方向逆時針方向旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)，稱為左旋偏振光；反之為右旋偏振光。第15頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月15實驗證明：振動面旋轉(zhuǎn)的角度與材料的厚度d、濃度C以及入射光的波長有關(guān)。對于固體：定義為旋光系數(shù)，它是入射光波長的函數(shù)對于液體：式中C為溶液的濃度。把磁性物質(zhì)的樣品，放在兩個正交的偏振片之間，沿光傳播方向加磁場B，則發(fā)現(xiàn)線偏光通過樣品后，振動面旋轉(zhuǎn)過一個角度，實驗表明：V叫做費爾德(Verdet)系數(shù)。稱為磁致旋光現(xiàn)象