大学物理 光学 第五章光的偏振.ppt
*合成光振动的振幅:光强:o光和e光不能直接干涉00*观察屏xyP2透射轴y(慢轴)两个垂直振动分量的光波通过偏振片P2,则透射光的振动是两个垂直振动在透射轴方向的投影分量的迭加透射轴P1晶片x(快轴)自然光偏振光的干涉*iii.快光和慢光在第二个偏振片P2的透射轴方向上分别投影;偏振片P2baY(慢)X(快)第一个偏振片P1产生线偏光;偏振片P1A1O线偏光在晶体内分为e光和o光(快光和慢光);A1sinaA1cosa通过检偏器P2后,快光和慢光在P2上的投影分量相互叠加;*偏振片P2bY(慢)X(快)aA慢=A1sinaA快=A1cosa偏振片P1A1O干涉项强度:P2透射方向上的两个投影分量迭加后的合振幅:E*P2bY(慢)X(快)aP1A1O利用三角公式:和A快=A1cosaA慢=A1sina*因此,将各向异性材料夹在两偏振片间成为三明治式的构造,用自然光照射,可以观察到偏振光的干涉图示:光轴平行于晶体表面时的偏振光干涉*2.偏振光干涉的规律P1A1O单色光通过偏振片P1后在透射轴方向上振动的振幅表示为:Y(慢)X(快)aA1sinaA1cosa通过晶片后,快慢轴方向上振动分量分别为:和P2b通过偏振片P2后,快慢分量在透射轴方向上的投影分别为:和*P2bY(慢)X(快)aA1sinaA1cosaP1A1O通过偏振片P2后光波的振动振幅:通过偏振片P2后的强度:E利用三角公式:和*背景项(Malus定律)干涉项*P1||P2:P1⊥P2:偏振光干涉强度:互补(亮背景)(暗背景)*某些波长干涉极大另一些波长干涉极小(消光)干涉强度偏色干涉色:干涉色材料参数(厚度、折射率等)的不均匀显示不同的颜色分布*图示:干涉色及互补色上图:未放检偏器下图:两个检偏器偏振方向相互垂直*图示:干涉色及互补色演示*5-11旋光性(Opticalactivity)1、旋光现象在双折射晶体中,沿光轴传播时,不发生双折射,但对某些晶体(如石英)和一些溶液(如糖溶液)会发生另一种现象线偏振光的振动方向旋转-----旋光旋光现象*实验发现,直线偏振光通过旋光物质时,光振动旋转的角度与通过的距离成正比::旋光系数,与波长、材料性质(如溶液浓度)有关石英:*o光e光晶体光轴光轴(2)o光和e光的传播----Huygens子波作图法在负轴晶体主截面内斜入射时:*(2)o光和e光的传播----Huygens子波作图法在负轴晶体主截面内斜入射时:从B到D所需时间:A点球面(o光子波面)的半径=A点椭球面(e光子波面)的长轴半径=ACO为o光折射方向;ACe为e光折射方向ABDCo和Ce分别为两种子波与包络面的切点CoCe*图示:在负轴晶体主截面内正入射的作图法显然,正入射时,e光偏离原方向,不满足折射定律。*正入射时,光轴在几个特殊方向上时的双折射:光轴垂直于表面*光轴平行于表面(并且在屏幕面上)*光轴平行于表面(并且垂直于屏幕面)光轴*正入射,光轴在几个特殊方向上时的双折射:*(3)o光和e光的相对光强e光Ee=Esinqqo光Eo=EcosqE双折射晶体内,一个光振动总是可以分解成o光和e光的振动。入射线在主截面内时,o光和e光的振动方向相互垂直(o光和e光的主平面共面),因此o光和e光可以作为两个垂直分量看待.*自然光入射时:自然光分解到o光和e光分量的机会相等自然光入射到晶体内,分解出的o光和e光的光强相等线偏振光入射时:线偏振光振动方向与o光和e光分量的夹角决定o光和e光的光强。Eqo光e光Ee=EsinqEo=Ecosq*5-8 位相延迟器(Retarder)通过偏振器,可从非偏振光产生线偏振光,那么如何产生圆偏振光或椭圆偏振光?线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光都是完全偏振光,三者之间可否相互转换?三者在双折射晶体内都可分解为两个垂直振动:e光和o光,如果在两个垂直振动之间产生位相延迟,那么,通过分解与合成可使三种偏振光彼此转换。借助于位相延迟器(或称波片)*5-8-1波片(Waveplate)的位相延迟