偏振光學(xué)及其應(yīng)用

偏振光學(xué)及其應(yīng)用

光在晶體中的傳輸問(wèn)題基本概念和公式復(fù)習(xí)例題分析作業(yè)題講解1基本概念和公式復(fù)習(xí)一、基本概念1雙折射現(xiàn)象的基本概念：

2

晶體光學(xué)器件：o光，e光，晶體的光軸，主截面，主平面，o光和e光的偏振態(tài)正晶體和負(fù)晶體，波面，主折射率no和ne洛匈棱鏡、渥拉斯頓棱鏡、尼克耳棱鏡和波晶片的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及其功能

3附加相位差：

光通過(guò)波晶片時(shí)，由波晶片產(chǎn)生的o光相對(duì)e光的相位延遲量為：

24入射（分解）相位差：

剛?cè)肷涞讲ň系母鞣N偏振光分解成o光和e光后產(chǎn)生的相位差.5坐標(biāo)軸投影相位差：

從波晶片出射的兩個(gè)互相垂直的光振動(dòng)通過(guò)偏振片P2時(shí)，在平行P2透振方向的兩個(gè)投影分量之間產(chǎn)生的相位差。e軸和o軸的正方向沿

P2透振方向的投影方向相同e軸和o軸的正方向沿

P2透振方向的投影方向相反6隨相位差變化的橢圓偏振態(tài)圖

7隨相位差變化的線偏振態(tài)圖.37偏振光干涉的基本裝置和公式

1）裝置圖

2）公式

出射光強(qiáng)3）尖劈形晶片產(chǎn)生的干涉條紋的形狀和間距

近似處理：o光和e光在晶片中傳播時(shí)不分開(kāi)，僅僅傳播速度不同.尖劈形晶片后產(chǎn)生的相位差為:

干涉條紋的形狀是平行棱邊的直線條紋.

條紋間距:44）旋光現(xiàn)象的基本概念a旋光率：

b左旋和右旋晶體：

的晶體左旋晶體

右旋晶體

的晶體c磁致旋光（法拉第旋轉(zhuǎn)）的規(guī)律和特點(diǎn)

需要掌握的基本方法

1利用計(jì)算法和惠更斯作圖法求解晶體的雙折射問(wèn)題；

2五種偏振光的獲得和檢驗(yàn)的方法；3偏振光干涉問(wèn)題的求解方法。5例題分析1、如圖，單色自然光源S置于透鏡L

的焦點(diǎn)處，后面依次放置偏振片P、λ/4波晶片（=π/2）和理想平面反射鏡M（反射率R=1，反射光與入射光相比有相位π的突變）。若入射到偏振片P上的光強(qiáng)為I0，P的透振方向與波晶片光軸的夾角為如圖的α<π/4，試分析光波經(jīng)過(guò)各個(gè)器件后的光強(qiáng)和偏振態(tài)？入射光：反射光：6解：解題思路1計(jì)算出通過(guò)每一個(gè)區(qū)間的兩個(gè)互相垂直的線偏振光的振幅和相位；2對(duì)照隨相位差變化的偏振態(tài)圖確定偏振態(tài)；3利用相干光強(qiáng)公式計(jì)算光強(qiáng)；1區(qū)偏振態(tài)為：自然光。

光強(qiáng)為：

；已知:2區(qū)經(jīng)過(guò)偏振片P

后光強(qiáng)變?yōu)?

偏振態(tài)為：沿P透振方向的線偏振光。

3區(qū)7出射光為如圖的左旋正橢圓偏振光。4區(qū)由于反射過(guò)程沒(méi)有能量損失

反射過(guò)程有半波損

o’方向的光振動(dòng)比e’方向的光振動(dòng)相位延遲

反射坐標(biāo)系中

出射光為如圖的右旋正橢圓偏振光。注意：已知偏振片P的透振方向位于入射坐標(biāo)系的一三象限，但是，由于反射坐標(biāo)系的e’方向與入射坐標(biāo)系的e方向相反，因此，偏振片的透振方向應(yīng)當(dāng)位于反射坐標(biāo)系的二四象限。85區(qū)反射光通過(guò)波晶片時(shí)

o’方向的光振動(dòng)和e’方向的光振動(dòng)振幅不變。反射坐標(biāo)系中

出射光是如圖的處于反射坐標(biāo)系中的一三象限的線偏振光.6區(qū)馬呂斯定律:

出射光是如圖的處于反射坐標(biāo)系中的二四象限的線偏振光.反射光隔離裝置

92如圖所示，在楊氏干涉裝置中，S點(diǎn)光源發(fā)出光強(qiáng)為I0的單色自然光，S1和S2為雙孔，忽略傳播過(guò)程光的衰減，回答如下問(wèn)題。(1)如果在S后放置一個(gè)偏振片P，干涉條紋是否發(fā)生變化？(2)如果在S1和S2之前再各放置一個(gè)偏振片P1和P2，它們的透振方向互相垂直，并都與P的透振方向成如圖的450角，屏幕Σ上的光強(qiáng)分布如何？(3)在Σ前面再放置一個(gè)偏振片P’，其透振方向與P平行，試比較在這種情況下觀察到的干涉條紋與P1、P2、P’都不存在時(shí)的干涉條紋有何不同？(4)同(3)的布置，僅將P旋轉(zhuǎn)900，屏幕上干涉條紋有何變化？(5)同(3)的布置，僅將P撤去，屏幕上是否有干涉條紋？(6)類似(2)的布置，屏幕Σ上的F0和F1分別是未加P1和P2時(shí)的零級(jí)和一級(jí)亮紋所在處，是F0和F1的四等分點(diǎn)，說(shuō)明F0,F1,偏振態(tài)？

各點(diǎn)處的光的10解：

沒(méi)有放置任何偏振片時(shí)，楊氏干涉的光強(qiáng)分布和相位差公式:D雙縫到屏幕的距離,

d為雙縫的間距,

λ是入射光的波長(zhǎng).(1)在S后放置一個(gè)偏振片P變化：自然光變?yōu)檠仄衿琍透振方向的線偏振光.從雙縫出射的光強(qiáng):雙縫S1和S2滿足相干條件屏幕Σ上的相干光強(qiáng)分布變?yōu)椋焊缮鏃l紋的形狀、間距、可見(jiàn)度等其余特性不發(fā)生變化。

(2)在S1和S2之前再各放置一個(gè)偏振片P1和P2，它們的透振方向互相垂直，并都與P的透振方向成如圖的450角。從雙縫S1和S2出射的兩束線偏振光是互相垂直的，不滿足相干條件。11(3)在Σ前面再放置一個(gè)偏振片P’，其透振方向與P平行從雙縫S1和S2出射的兩束互相垂直線偏振光強(qiáng)：通過(guò)P’再次投影，出射的兩束沿P’的透振方向的偏振光強(qiáng)為：滿足相干條件

干涉條紋的形狀、間距、可見(jiàn)度等其余特性不發(fā)生變化。

與P1、P2、P’都不存在時(shí)的干涉條紋的特征相同，只是光強(qiáng)減弱。屏幕Σ上的相干光強(qiáng)分布變?yōu)椋?4)光路與(3)同，將P旋轉(zhuǎn)900

同上，通過(guò)P、P1、P2、P’的兩束線偏振光方向平行，相位差穩(wěn)定，滿足相干條件，屏幕上出現(xiàn)干涉條紋。投影相位差12與(3)中的結(jié)果相比，(4)中的干涉條紋在屏幕上平移了半個(gè)條紋間距，即(3)與(4)的條紋是互補(bǔ)的。(5)同(3)的布置，僅僅將P撤去。

自然光直接射到偏振片P1和P2，產(chǎn)生兩束線偏振光的透振方向互相垂直，光強(qiáng)為：兩束線偏振光無(wú)固定的相位差，即透過(guò)P’的兩束線偏振光(6)類似(2)的布置，屏幕Σ上的F0和F1分別是未加P1和P2時(shí)的零級(jí)和一級(jí)亮紋所在處，是F0和F1的四等分點(diǎn)。透過(guò)P1和P2

的兩束偏振光互相垂直，且透振方向都與P的透振方向成450角，雖然不再滿足相干條件，但兩光束有固定的相位差。非相干13合振動(dòng)的偏振態(tài)由相位差決定。相位差：一三象限的線偏