光學(xué)第5章 光的偏振3

光的偏振5.5光在晶體中的傳播方向（TransmittingDirectionofLightinCrystal）

5.5.1

單軸晶體中o光和e光的傳播方向當(dāng)實(shí)際光線入射到晶體上時(shí)，波面上的每一點(diǎn)都可以作為次波源，同時(shí)發(fā)出旋轉(zhuǎn)橢球面或球面的次波，利用晶體中波面的特點(diǎn)和惠更斯作圖法，就可以確定晶體內(nèi)o光與e光的傳播方向。??平行光傾斜入射，光軸在入射面內(nèi)，光軸與晶體表面斜交光軸AFEeO?eO?如果光軸不在入射面內(nèi)，球面和橢球面相切的點(diǎn)，就不會(huì)在入射面內(nèi)，則O光、e光振動(dòng)方向并不相互垂直。BD??平行光垂直入射，光軸在入射面內(nèi)，光軸與晶體表面斜交光軸AEO?eBF’E’?F出射兩束偏振方向相互垂直的線偏振光??平行光垂直入射，光軸在入射面內(nèi)，光軸平行晶體表面光軸AE?eBF’E’?FO具有相互垂直的偏振方向出射光沿同方向傳播光軸??平行光垂直入射，光軸在入射面內(nèi)，光軸垂直于晶體表面不發(fā)生雙折射光軸??光軸平行于晶體表面并垂直于入射面。兩個(gè)主折射率（refractiveindex）：no和ne

e光：主折射率（principalindex）5.5.2

單軸晶體的主折射率o光：o光的速度與方向無(wú)關(guān)，其相應(yīng)的折射率也與方向無(wú)關(guān)。

正晶體：ne>no.石英，no=1.54425，ne=1.55336；負(fù)晶體：ne

<no.方解石，no=1.65836,ne=1.48641.經(jīng)過(guò)雙折射晶體的o光和e光：

i.兩束光都是線偏振光，用于獲得高質(zhì)量的線偏振光（雙折射棱鏡）。

ii.兩束光傳播速度不同，可利用兩光間的相位差來(lái)改變?nèi)肷涔獾钠駪B(tài)（波片）?？捎秒p折射晶體制作偏振器件。5.6偏振器件（PolarizingAppliance）ACNM光軸在ACNM平面內(nèi)方向與AC成480，入射面取ACNM面?兩塊特殊要求加工的直角方解石，如圖：加拿大樹(shù)膠的折射率n=1.55，O光入射角大于其臨界角arcsin(1.55/1.658)=69012’，被全反射，在CN處為涂黑層所吸收。出射偏振方向在ACNM平面內(nèi)的偏振光。e?760O方解石的折射率n0=1.658,

2206805.6.1尼科耳棱鏡兩塊直角方解石光軸相互垂直方解石

e光從光密到光疏折射光要偏離法線ABD??eOCO????e?5.6.2沃拉斯頓棱鏡??波晶片（波片）厚度為d,光軸與兩個(gè)表面平行的雙折射晶體薄片稱(chēng)為波片。當(dāng)自然光垂直入射時(shí)，由晶體出射的是振動(dòng)方向相互垂直的線偏振光，它們沿原入射方向同向傳播，但傳播速度不同。對(duì)于方解石晶體e光比O光快。對(duì)于石英晶體e光比O光慢。?eO光軸d?石英5.6.3波片（WavePlate）o光和e光兩者到達(dá)波片的另一表面時(shí)，必然有相位差。設(shè)為O光超前于e光的相位，則其光程差為：?eO光軸d?石英*若O光和e光的相位差為：，該波片稱(chēng)為波長(zhǎng)片或全波片*若O和e光相位差為，稱(chēng)為二分之一波長(zhǎng)片或半波片。則則?eO光軸d?石英光程差是波長(zhǎng)的整數(shù)倍光程差是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍。稱(chēng)為四分之一波長(zhǎng)片。則波片的作用是使通過(guò)它的O光和e光有相位上的改變，因此也稱(chēng)為相位延遲器。在偏振光分析中有著獨(dú)特的作用。*若O和e光相位差為光程差是波長(zhǎng)的奇數(shù)倍。*若O和e光相位差為，光程差是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍。稱(chēng)為二分之一波長(zhǎng)片或半波片。稱(chēng)為四分之一波長(zhǎng)片。則則*若O光和e光的相位差為：，光程差是波長(zhǎng)的整數(shù)倍。該波片稱(chēng)為波長(zhǎng)片或全波片。方解石*若O和e光相位差為光程差是波長(zhǎng)的奇數(shù)倍。橢圓偏振光——電矢量的端點(diǎn)在垂直于光傳播方向的平面內(nèi)畫(huà)出一個(gè)橢圓。圓偏振光——電矢量的端點(diǎn)在垂直于光傳播方向的平面內(nèi)畫(huà)出一個(gè)圓。5.6橢圓偏振光和圓偏振光特例合成波5.7.1橢圓偏振光和圓偏振光的描述兩列頻率相同、振動(dòng)方向互相垂直，且沿同一方向傳播的線偏振光疊加可得橢圓偏振光。在光波沿z方向傳播的情況下，便有消去（）得當(dāng)，時(shí)，

得圓方程：橢圓方程

為任意值，合振動(dòng)的軌跡為一般橢圓！

位相差與橢圓偏振光的取向圖示為直線為橢圓正橢圓右旋（right-handed）——迎著光的傳播方向，電矢量端點(diǎn)描出的橢圓（圓）沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)叫右旋橢圓（圓）偏振光。左旋（left-handed）——迎著光的傳播方向，電矢量端點(diǎn)描出的橢圓（圓）沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。叫左旋橢圓（圓）偏振光。

y

yx

z傳播方向

/2x

某時(shí)刻右旋圓偏振光

E

隨z的變化E01直線方程2標(biāo)準(zhǔn)橢圓方程圓偏振光3一般情況右旋左旋【例5.7】波長(zhǎng)為589.3nm的一束左旋圓偏振光垂直入射到