第23章光的偏振

第23章光的偏振教學(xué)基本要求一、理解自然光與偏振光的區(qū)別，掌握光的五種偏振態(tài)的獲得方法和檢驗(yàn)方法；二、理解布儒斯特定律和馬呂斯定律;三、了解雙折射現(xiàn)象，掌握各種波片的作用；四、了解偏振光的干涉現(xiàn)象、人為雙折射和旋光現(xiàn)象。作業(yè)：2,4,5,6,7,8,12,15,16,19,33,42

23.0概述

光的干涉和衍射現(xiàn)象揭示了光的波動(dòng)性，但還不能由此確定光是橫波還是縱波；光的偏振現(xiàn)象證實(shí)了光的橫波特性，這與電磁場(chǎng)理論的予見(jiàn)完全一致。光的偏振現(xiàn)象對(duì)于人們的日常生活和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展都有重要的作用。光是一種電磁波（橫波）。電矢量與磁矢量相互垂直，它們分別又與電磁波的傳播方向垂直。23.1自然光和偏振光機(jī)械橫波與縱波的區(qū)別機(jī)械波穿過(guò)狹縫一、偏振的概念：振動(dòng)方向?qū)τ趥鞑シ较虻牟粚?duì)稱(chēng)性叫做偏振。

偏振性是橫波區(qū)別于縱波的一個(gè)最明顯的標(biāo)志，只有橫波才有偏振現(xiàn)象。23.1.1橫波的偏振性完全偏振光（又稱(chēng)平面偏振光）1.線偏振光完全偏振光的表示符號(hào)垂直于紙面振動(dòng)E或E在紙面內(nèi)振動(dòng)E光傳播方向橫截面E只沿某一方向振動(dòng)即在任一橫截面上的振動(dòng)軌跡是一條方向不變的直線E在傳播過(guò)程中振動(dòng)始終保持在一個(gè)確定的平面內(nèi)E23.1.2線偏振光和自然光自然光自然光的表示符號(hào)（如太陽(yáng)光、白熾燈光、氣體放電光源發(fā)光等）E橫截面光傳播方向光傳播方向在垂直于光傳播方向的任一橫截面內(nèi)，光振動(dòng)矢量E各向出現(xiàn)概率均等各向振動(dòng)的時(shí)間平均值相等E各振動(dòng)之間無(wú)固定相位關(guān)系無(wú)2.自然光由于各個(gè)光矢量之間無(wú)固定的相位關(guān)系，其中任何兩個(gè)取向不同的光矢量不能合成為一個(gè)單獨(dú)的矢量，它們只能作非相干疊加，即兩個(gè)振動(dòng)方向互相垂直的平面偏振光的分光強(qiáng)為且自然光的總光強(qiáng)為即自然光可以分解為方向垂直但取向可以任意的兩個(gè)光振動(dòng)，且每個(gè)分量的光強(qiáng)都為總光強(qiáng)的一半.部分偏振光3.部分偏振光在垂直于光傳播方向的任一橫截面內(nèi)，光振動(dòng)矢量E各向出現(xiàn)概率均等其中某一方向振動(dòng)的時(shí)間E平均值占相對(duì)優(yōu)勢(shì)各振動(dòng)之間無(wú)固定相位關(guān)系無(wú)部分偏振光的表示符號(hào)垂直于紙面的振動(dòng)占優(yōu)勢(shì)E或在紙面內(nèi)的振動(dòng)占優(yōu)勢(shì)EE光傳播方向橫截面

若某一部分偏振光沿某一方向上具有光強(qiáng)的最大值，在其垂直方向上具有光強(qiáng)的最小值，通常用來(lái)量度偏振的程度，并稱(chēng)為偏振度。橢圓偏振光和圓偏振光有右旋和左旋之分：順時(shí)針為右旋，逆時(shí)針為左旋。4.橢圓偏振光和圓偏振光：E的大小和方向都在有規(guī)律的變化，E的末端在垂直于傳播方向的平面內(nèi)投影點(diǎn)的軌跡為橢圓的光波為橢圓偏振光。投影點(diǎn)的軌跡為圓叫圓偏振光圓偏振光圓偏振光光振動(dòng)矢量E是一個(gè)旋轉(zhuǎn)矢量，矢量端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)圓圓偏振光可由兩束同向傳播、振動(dòng)方向相互垂直、振幅相等、位相差為的兩束線偏振光合成。p2+E橫截面光傳播方向光傳播方向在垂直于光傳播方向的任一橫截面內(nèi)，圓偏振光橢圓偏振光光振動(dòng)矢量E也是一個(gè)旋轉(zhuǎn)矢量，但是矢量端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)橢圓橢圓偏振光可由兩束同向傳播、振動(dòng)方向相互垂直、振幅不等、具有恒定位相差的兩束線偏振光合成。E橫截面光傳播方向光傳播方向在垂直于光傳播方向的任一橫截面內(nèi)，就在你身邊晴空（散射）部分偏振彩虹部分偏振（折射）水面反光（反射）部分或線偏振在你身邊的偏振光玻璃反光（反射）部分或線偏振地板、桌面、家具反光（反射）部分偏振3.14159265手機(jī)、計(jì)算器液晶顯示（晶體雙折射）線偏振1200:獲得線偏振光的常用方法利用物質(zhì)的二向色性制成偏振片(器)反射或玻璃片堆利用物質(zhì)的雙折射特性制成偏振棱鏡

二向色性

:某些物質(zhì)能吸收某一方向的光振動(dòng),而只讓與這個(gè)方向垂直的光振動(dòng)通過(guò)，這種性質(zhì)稱(chēng)二向色性。23.2起偏與檢偏偏振片自然光線偏振光電氣石CC電氣石（或二向色性晶體）對(duì)垂直于晶軸的光振動(dòng)有強(qiáng)烈吸收作用選擇性吸收選擇性吸收最常用的偏振器件偏振片偏振片23.2.1偏振(片)器用來(lái)獲得（或檢查）線偏振光的光學(xué)器件聚合乙烯醇膜上的蒸鍍?cè)诮?jīng)拉伸處理后也有很強(qiáng)的選擇性吸收本領(lǐng)選擇性吸收本領(lǐng)硫酸碘奎寧晶粒硫酸碘奎寧晶粒自然光線偏振光偏振片偏振片偏振化方向(透振方向)----將二向色性材料涂在透明薄片上就可制成一個(gè)偏振片。

透光軸方向(偏振化方向)

：當(dāng)自然光照射在偏振片上時(shí)，它只讓某一特定方向的光通過(guò)，這個(gè)方向叫此偏振片的透光軸方向，也叫偏振化方向。23.2.2起偏和檢偏起偏---將自然光變成偏振光的過(guò)程；檢偏---檢驗(yàn)入射光是否為偏振光并確定其振動(dòng)方向。起偏018090270透振方向偏振片(作起偏器)自然光線偏振光人眼不能鑒別光的偏振性,但可再用一個(gè)偏振片來(lái)鑒別.檢偏器起偏器偏振化方向檢偏器

檢偏起偏器模擬演示018090270018090270自然光偏振片(作檢偏器)偏振片(作起偏器)兩偏振片的透振方向平行時(shí),重疊區(qū)光強(qiáng)輸出最大.兩偏振片的透振方向正交時(shí),重疊區(qū)光強(qiáng)輸出為零.起偏和檢偏起偏和檢偏的定量分析自然光線偏振光PA起偏振器透振方向入射自然光光強(qiáng)出射線偏振光光強(qiáng)2sII0起偏振過(guò)程（起偏）sII0sI線偏振光線偏振光BP檢偏振器透振方向入射線偏振光光強(qiáng)I出射線偏振光光強(qiáng)由下述定律求解檢偏振過(guò)程（檢偏）I0I0I馬呂斯定律23.2.3馬呂斯定律MMNNaOEEE振幅能通過(guò)BP的光振動(dòng)E是cosaOEEEEOEcosa,20IIEOE2cosa2將分解為平行和垂直O(jiān)A于的分量NNA和AA不能通過(guò)BP馬呂斯定律0Icosa2IINNBP向透方振EaMMI0PA方向透振OE續(xù)上馬呂斯定律0Icosa2IaI0IIa~圖線IaI0901802703600用直角坐標(biāo)表示用極坐標(biāo)表示0306090120150180210240270300330例1馬呂斯定律0Icosa2INNaOAAOIMMSASIIOA2SII0aIIS連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片自然光偏振光混合ImaxImin？ISI02已知問(wèn)IminSI2+0I0ImaxSI2+I0I0+I0解法提要I02解得ImaxImin2I02I0例例2例已知MMI0PAINNBPasII2I0求a的可能值IsI？解法提要因0I2sI2I0I已知4sII1則0Icosa2I馬呂斯定律由即cosa0II+2I0I已知?jiǎng)tcosa21a+45135+,+例3例P1P3之間的透振方向相互垂直與P1SIP3P2I求P2與P1之間透振方向的夾角a分別為045和90、時(shí)從P3輸出的光強(qiáng)I解法提要0I0P2時(shí)，從輸出的光振動(dòng)與的透振方向垂直，P3通不過(guò)，所以：P345P2時(shí)輸出的光強(qiáng)為I2SIcos2452SI((2224SI8SIP3從輸出的光強(qiáng)為IIcos2454SI((22290P1時(shí)，從輸出的光振動(dòng)通不過(guò)，為零輸入P2P3所以輸出I0例43要使一束線偏振光通過(guò)偏振片后方向轉(zhuǎn)過(guò)90至少需要讓這束光通過(guò),幾塊偏振片,在此情況下,透射最大光強(qiáng)是原來(lái)光強(qiáng)的倍.P1P2a90aP2P1a0Icosa2OIP10Icosa2cos2((90aI0Icosa22sina至少2塊0I(21sin2a(2最大值為1a45得Imax410I,Imax0I41例選講空氣入射面入射光線和法線所成的平面.反射光部分偏振光，垂直于入射面的振動(dòng)大于平行于入射面的振動(dòng).折射光

部分偏振光，平行于入射面的振動(dòng)大于垂直于入射面的振動(dòng).理論和實(shí)驗(yàn)證明：反射光的偏振化程度與入射角有關(guān).玻璃23.3反射光與折射光的偏振性布儒斯特定律（1812年）反射光為完全偏振光，且振動(dòng)面垂直入射面，折射光為部分偏振光。當(dāng)時(shí)，1）反射光和折射光互相垂直.討論玻璃空氣

2）根據(jù)光的可逆性，當(dāng)入射光以角從介質(zhì)入射于界面時(shí)，此角即為布儒斯特角.玻璃玻璃例空氣i0n11.00n21.50玻璃水n11.00n21.33空氣i0水玻璃n21.33n21.50i0i0tanarc1.501.0056.3i0tanarcn1n2布儒斯特角tanarc1.331.0053.1i0空氣玻璃空氣水水玻璃tanarc1.331.5549.2i0思考入射面偏振片透振方向能否減弱反光干擾?思考例51nr3ni01qi02i01i01玻璃片2n水空氣求q水面的反射光玻璃面的反射光都是線偏振光欲使？已知3n1.517玻璃片2n水1.3331n空氣1.00arc((3n2ni02i01arctan((2n1n解法提要arctan((1.331.0053.12tanarctan((1.5171.33348.69+ri01因有ri0190909053.1236.88qib2r48.6936.8811.81qi02r((r++(ib2(9090180+得q例玻璃片堆1.問(wèn)題的提出2.獲得線偏光的原理3.實(shí)用價(jià)值折射起偏在平行玻璃板的上、下界面上，入射角都滿(mǎn)足布儒斯特角，反射光都是光振動(dòng)垂直于入射面的完全偏振光透射光中垂直于入射面的光振動(dòng)成分越來(lái)越少。透射光中垂直于入射面的光振動(dòng)成分越來(lái)越少。若玻璃平板足夠多，透射光成為光振動(dòng)在入射面內(nèi)的完全偏振光。若玻璃平板足夠多，透射光成為光振動(dòng)在入射面內(nèi)的完全偏振光。i0i0i0i0布儒斯特窗M反射鏡G反射玻璃1B2Bibibib稱(chēng)為布儒斯特窗在來(lái)回反射的光路中恰當(dāng)插入兩片玻璃也可獲得透射的完全偏振光MG1B2B有些激光器裝有布儒斯特窗，其輸出是偏振光。討論討論下列光線的反射和折射（起偏角）.討論如圖的裝置為偏振片，問(wèn)下列四種情況，屏上有無(wú)干涉條紋？1）去掉保留2）去掉保留3）去掉保留4）都保留.無(wú)（兩振動(dòng)互相垂直）無(wú)（兩振動(dòng)互相垂直）無(wú)（無(wú)恒定相位差）有例3：已知普通玻璃，當(dāng)i=i0時(shí)，S//=0,S⊥=0.08，求：R，R′的相對(duì)光強(qiáng)。23.4雙折射23.4.1雙折射現(xiàn)象用一塊透明的光學(xué)性質(zhì)為各向異性的介質(zhì)---方解石晶體來(lái)做同樣實(shí)驗(yàn)，看到的折射像不但是字“浮”起來(lái)了一些，而且是一高一低的兩個(gè)字。這表明，一束光在方解石晶體內(nèi)分成了兩束，這種現(xiàn)象叫做雙折射現(xiàn)象。動(dòng)光學(xué)波

動(dòng)光學(xué)1.雙折射現(xiàn)象雙折射現(xiàn)象雙折射方解石雙折射雙折射俯視看到雙重象將方解石壓在字條上某些透明晶體（如方解方向其光學(xué)特性有所石、石英等）沿不同不同（各向異性）。一束單色光入射于這種晶體時(shí)會(huì)產(chǎn)生兩束折射光，稱(chēng)為雙折射現(xiàn)象。透過(guò)這種晶體去觀察物體，則會(huì)看到雙重象。光通過(guò)雙折射晶體尋常光線（o光）(ordinaryrays)--服從折射定律的光線(extraordinrayrays)非常光線（e光）（一般情況，非常光線不在入射面內(nèi)）實(shí)驗(yàn)證明：O光和光均為偏振光.ACBoeDeo2.尋常光(o光)和非常光(e光)--不服從折射定律的光線演示1方解石轉(zhuǎn)動(dòng)方解石eO光光OO光光e光e光(office2003)模擬演示若用細(xì)光束垂直于晶面入射O光不偏折。e光偏折。若轉(zhuǎn)動(dòng)晶體光亦轉(zhuǎn)動(dòng)。e演示2OO光光e光e光O光e光都是線偏振光。(office2003)模擬演示可發(fā)現(xiàn)偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)方解石eO光光靜止若用偏振器檢查方解石AB2107821078方解石碳酸鈣晶體結(jié)構(gòu)：形狀為平行六面體各晶面為菱形一對(duì)約102的鈍角一對(duì)約78的銳角沿解理面截取的等棱長(zhǎng)的方解石菱塊菱體的四對(duì)頂點(diǎn)中只有一對(duì)頂點(diǎn)是由三個(gè)鈍角面會(huì)合而成（圖中、）AB2107878210210782107878210210787878210210210782107821078點(diǎn)擊鼠標(biāo)，步進(jìn)顯示各側(cè)面鈍、銳角關(guān)系23.4.2雙折射晶體光軸主截面晶體的光軸

方解石、石英、紅寶石等晶體，只有一個(gè)光軸方向，稱(chēng)為單軸晶體。云母、藍(lán)寶石、橄欖石等晶體，有兩個(gè)光軸方向，稱(chēng)為雙軸晶體。

主要介紹方解石

晶體的光軸是晶體中的一個(gè)特殊的方向，在該方向上，o光、e光的傳播速度（大小和方向）相同，即折射率相等，不產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象。方解石的光軸方解石碳酸鈣晶體結(jié)構(gòu)：形狀為平行六面體各晶面為菱形一對(duì)約102的鈍角一對(duì)約78的銳角AB2107821078菱體的四對(duì)頂點(diǎn)中只有一對(duì)頂點(diǎn)是由三個(gè)鈍角面會(huì)合而成（圖中、）AB點(diǎn)擊鼠標(biāo)，步進(jìn)顯示各側(cè)面鈍、銳角關(guān)系沿解理面截取的等棱長(zhǎng)的方解石菱塊CCCCCC通過(guò)A或B，并與三個(gè)會(huì)合鈍角的界面成等角的直線方向，就是方解石晶體的光軸方向（對(duì)于嚴(yán)格等棱長(zhǎng)的方解石菱體，即AB連線方向）與此平行通過(guò)晶體的直線都是光軸方向，常用CC表示續(xù)上方解石AB2107821078沿解理面截取的等棱長(zhǎng)的方解石菱塊通過(guò)或，并與三個(gè)鈍角會(huì)合界面成等角的直線方向，就是方解石晶體的光軸方向。AB與此方向平行通過(guò)方解石的一切直線都是方解石晶體的光軸方向用表示CCCC若磨平頂點(diǎn)，AB沿光軸方向入射一細(xì)光束，晶體中o光和e光的傳播方向和速度大小相同無(wú)雙折射現(xiàn)象晶體的主截面晶體的主截面某晶面法線方向光軸方向CC晶體的主截面——含光軸并與某晶面正交的平面。oe四、光和光的振動(dòng)方向光軸

主截面：

當(dāng)光在一晶體表面入射時(shí)，此表面的法線與光軸所成的平面.當(dāng)入射面是主截面時(shí)，o光的主平面與e光的主平面重合，O

光與ｅ光的振動(dòng)方向垂直。光軸

光

光

主平面：

晶體內(nèi)光線與光軸所成的平面：o光有o光的主平面，e光有e光的主平面。CC主截面方解石垂直入射O光e光不能叫Oe光出了晶體在主截面內(nèi)入射時(shí)e

光振動(dòng)在主截面內(nèi)O光振動(dòng)垂直主截面o、e光的波面23.4.3光在單軸晶體中的傳播假設(shè)方解石內(nèi)有一單色點(diǎn)光源SCCCCSSO光波速在方解石內(nèi)波面是球面各向相等e

光波速在光軸方向等于O光波速在其它方向大于O光波速在垂直光軸方向波速最大波面是橢圓回旋面回旋軸向?yàn)楣廨S方向光軸(a)光軸(b)晶體中光、光的波面主折射率方解石主截面CCvevevOvO則O光折射率nOcvOvOencveve光在垂直光軸方向的折射率e

合稱(chēng)晶體的主折射率nOen和vevevOvO則ennO對(duì)于方解石vOvO設(shè)：方解石中的波速為：，在垂直于O光e光光軸方向的波速（最大波速）為。ve光在真空中的波速為：c主折射率簡(jiǎn)表幾種雙折射晶體的主折射率1.65841.4864-0.17201.6811.500-0.1811.54431.5534+0.00891.3091.313+0.004ennOennOennO0的晶體稱(chēng)為負(fù)晶體ennO0的晶體稱(chēng)為正晶體對(duì)鈉黃光(l=589.3nm)方解石白云石石英冰晶體光軸光軸O光波陣面e光波陣面正晶體和負(fù)晶體(a)(b)主平面任意方向入射e光e光O光O光一般情況下這兩個(gè)主平面不嚴(yán)格重合CCO光O光主平面e光e光主平面折射光線的主平面某含光軸和晶體內(nèi)一折射線的平面。主截面內(nèi)入射Ce光e光O光O光C若在晶體的主截面內(nèi)入射O光O光主平面e光e光主平面晶體主截面三者共面O光O光e光e光即都在主截面和入射面內(nèi)和主要討論這種最基本的入射情況折射光線的主平面某含光軸和晶體內(nèi)一折射線的平面。o、e光傳播方向方解石主截面C光軸C21ABD切線切線O光O光e光e光O光O光e光e光CCO光O光的傳播方向垂直于D到圓的切線的傳播方向e光e光垂直于D到橢圓的切線2.晶體內(nèi)波面的惠更斯作圖法(1)平行光斜入射，光軸在入射面內(nèi)且與晶體表面成一定角度(2)平行光垂直于晶體表面入射，光軸與晶體表面平行或垂直---此時(shí)晶體光軸有三種取向：在第二種情形中，設(shè)晶體的厚度為d，o光和e光通過(guò)d出射后，將產(chǎn)生光程差為:

續(xù)上(3)平行光斜入射，光軸平行于晶體表面并與入射面垂直光光光光23.4.4雙折射棱鏡1.渥拉斯頓棱鏡△ABC和△ADC中，

o、e光播向分析△ADC中，o、e光出射后播向分析光光2.洛匈棱鏡光光尼科耳棱鏡晶面法線方解石主截面CC光軸3.尼科耳棱鏡

晶體雙折射產(chǎn)生的o光和e光傳播方向夾角一般較小，從晶體出射時(shí)兩光束互相重疊，難以獲得單一的線偏振寬光束。O光O光e光e光兩寬光束重疊能否不讓其中的一束光從末端輸出？續(xù)上取長(zhǎng)寬比約31的方解石：晶面法線主截面切割面CC光軸AB通過(guò)A、B對(duì)角并垂直主截面將方解石切成兩半再用加拿大樹(shù)膠（對(duì)鈉光折射率為1.55）將其按原位粘合先將兩端面的傾角按一定要求略加修磨尼科耳棱鏡的加工續(xù)上方解石主截面將71修磨成6868CC光軸ennOn膠=1.49=1.66=1.55只有從端面輸出光e切割后再用加拿大樹(shù)膠粘合ABO光光eOi被涂黑的器壁吸收光e71尼科耳棱鏡工作原理對(duì)o光全反射臨界角23.5橢圓偏振光和圓偏振光23.5.1波晶片—相位推遲片光軸與晶面平行，厚度為d的雙折射晶體

波片有三種：全波片、半波片、四分之一波片

1.全波片：當(dāng)波片使光和光的光程差等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，這種波片叫做全波片。全波片的厚度為

鈉黃光對(duì)o光和e光的折射率全波片及其作用合振動(dòng)為線偏振光，其振動(dòng)面與E1相同線偏振光經(jīng)過(guò)全波片后，仍為線偏振光，振向不變。2.半波片若波片使光和光的光程差等于入射光的半波長(zhǎng)，這樣的波片稱(chēng)為半波片，又稱(chēng)二分之一波片.半波片的作用是：當(dāng)波長(zhǎng)為的線偏振光垂直于二分之一波片入射時(shí)，透射光仍為線偏振光，但振動(dòng)方向轉(zhuǎn)過(guò)2的角度，是入射光振動(dòng)方向和光軸的夾角.

1/2波片及其作用合振動(dòng)為線偏振光，其振動(dòng)面相對(duì)于E1順時(shí)針旋轉(zhuǎn)了2

3

四分之一波片：當(dāng)波片使光和光的光程差等于四分之一波長(zhǎng)時(shí)，這種波片叫做四分之一波片.四分之一波長(zhǎng)片的作用是：當(dāng)波長(zhǎng)為λ的線偏振光垂直于波片入射時(shí)，光和光產(chǎn)生的相位差。四分之一波片的厚度為1.回顧23.5.2橢圓偏振光和圓偏振光的獲得合成圖例回顧：兩個(gè)同頻率相互垂直簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的合成A1A2XOYXOYA2A1正橢圓正橢圓2jj1p22jp2j10p232jj102jj1pp23或2100000000A1YA2XOA1A2XOY2jj1p32jj1p23斜橢圓斜橢圓2jp3j102jp32j1000000000A1YA2XOA1A2XOY2jj102j0j102jj1p直線直線2jpj10000000004.晶片中o、e光的振幅和位相差光軸四分之一波片3.獲得橢圓偏振光的裝置線偏振光經(jīng)過(guò)1/4波片后，變?yōu)檎龣E圓偏振光，當(dāng)時(shí)為圓偏振光橢圓偏振光橢圓偏振光和圓偏振光的獲得偏振片MM透振方向波片l4mACCdOAeAeAaa光軸方向自然光a橢圓的扁率取決于的大小等于零或45的偶數(shù)倍時(shí)為直線a等于45的奇數(shù)倍時(shí)為圓，得圓偏振光al線偏振光Z橢圓偏振光由兩束振向正交、同頻率、相位差恒定的線偏振光合成23.5.3圓偏振光和橢圓偏振光的檢驗(yàn)

1.圓偏振光的檢驗(yàn)

首先用偏振器插入光傳播的路徑中，旋轉(zhuǎn)偏振器，若透過(guò)偏振器的光強(qiáng)強(qiáng)弱不變，則入射光不是圓偏振光就是自然光，因?yàn)橹挥羞@兩種光平均說(shuō)來(lái)在垂直于光線的各方向，電矢量的大小均相等.要區(qū)別是圓偏振光還是自然光，可以讓被檢驗(yàn)的光先通過(guò)四分之一波片后再通過(guò)偏振器，旋轉(zhuǎn)偏振器時(shí)若有消光現(xiàn)象，則入射光為圓偏振光，否則為自然光.2.橢圓偏振光的檢驗(yàn)讓被檢驗(yàn)的光通過(guò)偏振器，并旋轉(zhuǎn)偏振器，若透過(guò)偏振器的光強(qiáng)有強(qiáng)弱的變化，但無(wú)消光位置，則被檢驗(yàn)的光是橢圓偏振光或是部分偏振光，記下光強(qiáng)最強(qiáng)時(shí)的偏振器的偏振化方向，即被檢驗(yàn)光中最大光矢量的方向.然后先讓被檢驗(yàn)的光通過(guò)四分之一波片，并使四分之一波片的“快”(或“慢”)方向沿著被檢驗(yàn)光中光矢量最大的方向，再通過(guò)一偏振器，旋轉(zhuǎn)偏振器時(shí)若有消光位置，說(shuō)明被檢驗(yàn)的光是橢圓偏振光，否則是部分偏振光.偏振光的干涉參與合成橢圓偏振光的兩束線偏振光，頻率相同，相位差恒定，但其振動(dòng)方向相互垂直，不能產(chǎn)生干涉。若將橢圓偏振光垂直入射于一偏振片，則參與合成橢圓偏振光的兩束線偏振光，只有平行于偏振片透振方向的光振動(dòng)分量才能透過(guò)偏振片，因此，透射光是兩束具備振動(dòng)方向相同、頻率相同、相位差恒定條件的線偏振光，可以產(chǎn)生干涉。23.6偏振光的干涉23.6.1偏振光的干涉裝置光軸波片23.6.2光矢量的分解與合成

當(dāng)兩個(gè)偏振片的偏振化方向平行時(shí),，最后透射出來(lái)的光的強(qiáng)度為當(dāng)兩個(gè)偏振片的偏振化方向正交時(shí),，最后透射出來(lái)的光的強(qiáng)度為

討論當(dāng)用白光照射時(shí)，由于對(duì)各種波長(zhǎng)的光，干涉最大和最小的條件不是同時(shí)滿(mǎn)足的，所以不同波長(zhǎng)的光有不同程度的加強(qiáng)或減弱，混合起來(lái)出現(xiàn)彩色，不同厚度的波片出現(xiàn)不同的彩色.

偏振光干涉時(shí)出現(xiàn)彩色的現(xiàn)象稱(chēng)為顯色偏振或色偏振。顯色偏振是檢定雙折射現(xiàn)象極為靈敏的方法。當(dāng)某種物質(zhì)的折射率差值很小時(shí)，用直接觀察尋常光和非常光的方法很難檢定是否有雙折射存在。但是只要把這種物質(zhì)薄片放在兩個(gè)偏振片之間，用白光照射，觀察是否有彩色出現(xiàn)，即可鑒定是否存在雙折射。單色光入射偏振片1偏振片2波片輸出光分布對(duì)同一波片用單色光入射若兩偏振片的透振方向相互垂直時(shí)由于某波片的雙折射引起的偏振光干涉結(jié)果獲得最強(qiáng)

將兩偏振片的透振方向轉(zhuǎn)到相互平行狀態(tài)時(shí)則光干涉結(jié)果為最弱

若波片厚度不均勻，輸出光場(chǎng)中將會(huì)出現(xiàn)明暗干涉條紋，用上述兩種狀態(tài)去觀察這種干涉條紋，其明暗分布也是相反的。白光的色偏振對(duì)同一波片用白光入射l1白光l2白光相位差j2pl()ennOdp兩偏振片透振方向正交兩偏振片透振方向平行相位差j2pl()ennOdII()I)(白光中的各種波長(zhǎng)不可能同時(shí)滿(mǎn)足同一情況的相長(zhǎng)干涉或相消干涉條件l1若滿(mǎn)足I)(的相長(zhǎng)干涉條件，對(duì)于則滿(mǎn)足相消或減弱條件

II()I)(的相長(zhǎng)干涉條件，對(duì)于則滿(mǎn)足相消條件

l2若滿(mǎn)足II()此類(lèi)現(xiàn)象稱(chēng)為色偏振例4：設(shè)A垂直B，C為1/4波片，且

=/4,問(wèn)在視場(chǎng)P處的光強(qiáng)I為多少？若A與B不垂直，則又如何？?jī)H用檢偏器B無(wú)法確定入射光是自然光還是圓偏振光結(jié)論:23.7人為雙折射和旋光現(xiàn)象23.7.1光彈性效應(yīng)(用機(jī)械應(yīng)力作用發(fā)生協(xié)變)透明的各向同性的介質(zhì)在機(jī)械應(yīng)力作用下,顯示出光學(xué)上的各向異性—光彈性效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)指出：不管是壓力還是張力，其有效光軸都在應(yīng)力方向上，并且所引起的雙折射與應(yīng)力P成正比,即：光彈性效應(yīng)偏振片2有機(jī)玻璃模型偏振片1施壓應(yīng)力雙折射顯示的偏振光干涉條紋施壓方向形成光軸雙折射與應(yīng)力成正比用于應(yīng)力分析研究FFFF光彈性效應(yīng)光彈性效應(yīng)機(jī)械應(yīng)力作用產(chǎn)生的各向異性應(yīng)力雙折射應(yīng)力雙折射23.7.2

電致雙折射一電光效應(yīng)(用強(qiáng)電場(chǎng)作用發(fā)生分子電矩定向排列)二硫化碳三氯甲烷①克爾效應(yīng)發(fā)現(xiàn)于1875年，某些各向同性的透明介質(zhì)在外加電場(chǎng)的作用下為各向異性,其光軸在電場(chǎng)方向上設(shè)n//和n

分別為在外加電場(chǎng)后光矢量平行和垂直電場(chǎng)方向時(shí)的折射率電極電極克爾效應(yīng)電致雙折射電致雙折射(1)克爾效應(yīng)偏振片1偏振片2在裝有平行板電容器的透明盒內(nèi)，充以某種特定的液體（如硝基苯）

接入極間電壓，使兩極板間產(chǎn)生電場(chǎng)，液體變成各向異性媒質(zhì)，并產(chǎn)生雙折射，系統(tǒng)末端有光輸出，其響應(yīng)極快，信號(hào)頻率可高達(dá)10Hz,能用作高速“光閥門(mén)”。10Vt+Vt()泡克耳斯效應(yīng)偏振片1(2)泡克耳斯效應(yīng)透明電極透明電極壓電晶體KDP偏振片2Vt+Vt()

KDP（磷酸二氫鉀）是一種無(wú)對(duì)稱(chēng)中心的晶體，沿某一特定方向施加電場(chǎng)后，在晶體內(nèi)能對(duì)某種方向的入射光產(chǎn)生雙折射

KDP的雙折射與外加場(chǎng)強(qiáng)成正比。系統(tǒng)的輸出光強(qiáng)，可由加在晶體電極線路上的信號(hào)電壓調(diào)制，其響應(yīng)極為迅速，信號(hào)頻率可高達(dá)310Hz。除可作高速光閥門(mén)外，還可作高速電光調(diào)制器。10

能產(chǎn)生旋光現(xiàn)象的叫旋光物質(zhì)(如石英晶體、糖溶液