偏振与双折射实验.pptx

偏振与双折射实验实验原理§1 偏振光与自然光1. 光的偏振现象：偏振是横波特有的现象，如机械横波： 缝阑转 90 0 后 波不能通过—— 偏振现象.如光波能发生这种现象，就是横波。偏振化方向实验1：演示 观察太阳光， 看到偏振片透明，将偏振片转过900后 ，情况不变。偏振片问题： 光波是不是横波？!实验1：转过900后 ，偏振片仍然透明。实验2：演示偏振片透明偏振片全黑（消光现象）说明了光波是横波！B 绕轴旋转， 强度发生变化问题：如何解释实验 1、2 ？2. 自然光与偏振光线偏振光（完全偏振光） 部分偏振光椭圆（圆）偏振光光振动方向与画面平行光振动方向与画面垂直部分偏振光偏振光（1）线偏振光： 光矢量在一个确定的平面内沿一个确定的振动方向振动。（2）部分偏振光：各个振动方向都有，但有一个方向占优势。T（3）椭圆（圆）偏振光： 传播方向一个振动方向，但振动方向随时间变化（变化沿椭圆）T椭圆（圆）偏振光 （4）自然光（非偏振光）实际的光源中许多原子同时跃迁独立发光，振动方向各不相同，但机会均等。 自然光可分解为两个垂直的、振幅相等的独立光振动。现在可以解释实验1、2了偏振片透明绕轴旋转900， 情况不变。实验1：这是因为入射光是自然光。实验2:偏振片透明偏振片全黑入射到B片的光是偏振光时，光的横波特性表现出来了。B 绕轴旋转， 强度发生变化3. 如何由自然光获得线偏振光？偏振化方向利用选择吸收获得线偏振光偏振片的起偏与检偏作用起偏器检偏器§ 2 马吕斯定律=2aIIcos0研究透射光的强度讨论10 若自然光在 a 的前方强度是 I0 ，则过 a 后的强度是( I0 ? 2 )20 由马吕斯定律知§ 3光的双折射现象1.晶体对光的双折射现象CaCO3方解石 CaCO32. 双折射现象产生的原因 各向同性的介质各方向对光的折射率n相同，不产生双折射0光：寻常光 线， 遵循折射定律e光：非常光 线 ， 不遵循折射定律但CaCO3等类各向异性晶体对 O 光：一个折射率 对 e 光：无数个折射率3. 几个概念（1）晶体的光轴：是一个特殊的方向，沿着此方向传播 的光不发生双折射。沿此方向o、e光速度相同。（2）晶体的主截面：光轴与晶体表面法线组成的平面。（3）光线的主平面：光轴与晶体中光线组成的平面。注意：10 o 光 e 光的主平面不一定相同20 主平面，主截面不一定相同。 o 光的振动方向 ? o 光的主平面 e 光的振动方向// e 光的主平面重点研究：入射光在主截面内的情况 入射光在主截面内 ，则o、e光在主截面内。 o、e光主平面就与主截面为同一平面。 o 光振动方向? e光振动方向（4） 负晶体c=nv￡3vv,nn0e0ev(max)en(min)eTn(min)e负晶体n0 常数ne变化 在垂直于光轴的方向上：负晶体晶体的主折射率4. 用惠更斯原理解释双折射现象重要！5. 利用双折射获得线偏振光eo=n155.（用方解石粘结而成，得到 e 光）（1）尼科尔棱镜e方解石加拿大树胶（2）格兰——汤姆逊棱镜（略，得到 o光）§4 波晶片1. 椭圆偏振光与圆偏振光的产生回顾互相垂直的机械振动的合成?? 为任意值，合振动的轨迹为一般椭圆 为直线为椭圆为正椭圆A1=A2为圆k为偶数，振动方向不变 。 k为奇数振动方向改变 2? 。Dj1pk对光振动：若?相同，?? 恒定，振动方向互相垂直，且正椭圆合振动为 任一椭圆讨论圆10 自然光在双折射晶体中产生的 o 光、e 光叠加，能否产生椭圆偏振光？不能！出射光仍为自然光。20 由线偏振光在双折射晶体中分成的 o 光、 e 光 可能　产生椭圆偏振光。从双折射晶体中出射的o光e光有　恒定位相差。光轴获得椭圆和圆偏振光的光路图A主平面A0?Ae光轴a 0光e光从b面出射时，光程差和位相差分别为：* ?? ?k? 时晶片出来的光是椭圆偏振光， ?=45 0 时，Ae=A0 ，是圆偏振光。* ?? = k? 时，(k=1,2…)仍为线偏振光。k为偶数，振动方向不变 。k为奇数振动方向改变 2? 。2. 波晶片：（ 1/2 波片1/4 波片）（1） ? /2 波片：晶片的厚度为 d