光學(xué)課件：第5章-光的偏振-4

1、第五章第五章 光的偏振光的偏振本課內(nèi)容：本課內(nèi)容：5-9 偏振光的干涉偏振光的干涉第第5章章 光的偏振光的偏振2一一. 偏振光干涉的實(shí)驗(yàn)裝置偏振光干涉的實(shí)驗(yàn)裝置研究在同一平面上振動(dòng)的兩偏振光的干涉研究在同一平面上振動(dòng)的兩偏振光的干涉 oe1A 從從 C 出射的出射的 o 光、光、e 光光 能否產(chǎn)生干涉？能否產(chǎn)生干涉？從從 C 出射的出射的 o 光、光、e 光光通過(guò)通過(guò) B 后后才會(huì)產(chǎn)生通常意義下的才會(huì)產(chǎn)生通常意義下的干涉干涉 ! 否！否！5.9 偏振光的干涉偏振光的干涉第第5章章 光的偏振光的偏振3偏振光的干涉條件 干涉條件：干涉條件：頻率相同，電矢量振動(dòng)方向基本相同，頻率相同，電矢量振動(dòng)方向

2、基本相同，相位差恒定；相位差恒定； 晶體中的晶體中的o o光、光、e e光不會(huì)發(fā)生干涉（光不會(huì)發(fā)生干涉（因?yàn)檎駝?dòng)方向相因?yàn)檎駝?dòng)方向相互垂直互垂直）；）； 兩束自然光、部分偏振光不會(huì)發(fā)生干涉（兩束自然光、部分偏振光不會(huì)發(fā)生干涉（因?yàn)橄辔灰驗(yàn)橄辔徊畈缓愣ú畈缓愣ǎ┑诘?章章 光的偏振光的偏振4 第一偏振片A的作用：從廣泛的自然光資源獲取線偏振光； 波片C的作用：把線偏振光分解為振動(dòng)相互垂直的兩束光，同時(shí)產(chǎn)生恒定的相位差； 第二偏振片B的作用：把具有恒定相位差的兩束光的振動(dòng)引導(dǎo)到相同方向來(lái)；波片、偏振片的作用oe1A 第第5章章 光的偏振光的偏振5二. 線偏振光干涉的強(qiáng)度分布o(jì)e1A 1A出波片后，

3、一般為橢圓偏振光a)入a)入射射波波片片時(shí)時(shí)1 sin ; ooAA 光光的的振振幅幅：1 cos ;eeAA 光光的的振振幅幅 cosinoEAt 傳傳播播方方程程： coseinEAt 傳傳播播方方程程：b)出b)出波波片片時(shí)時(shí)，兩兩束束光光的的振振動(dòng)動(dòng)方方向向不不變變，但但傳傳播播方方程程變變?yōu)闉?0cos;o touEAtkn d 0cos;eoutEAtkn d 第第5章章 光的偏振光的偏振6 00 2eek nndnnd 式式中中，相相位位差差BBC c)經(jīng)c)經(jīng)過(guò)過(guò)偏偏振振片片 后后( 的( 的透透振振方方向向與與 的的光光軸軸夾夾角角為為 ) )21coscoscoseeAAA

4、21sinsinsinooAAAyxABAeAoA2eA2oA122oeAA與與同同向向，無(wú)無(wú)附附加加相相位位差差22oeAA 與與反反向向，有有 的的附附加加相相位位差差yxABAeAoA2eA2oA1第第5章章 光的偏振光的偏振7 220cosBeeEAtkn dk z 220cosBooEAtkn dk z 0200ennd 式式中中， 2IA 干干涉涉強(qiáng)強(qiáng)度度 22222222222222122 cossin 2sin 2s2cos in 4n2 2siooeoeeoeAAAAAA AAAA 第第5章章 光的偏振光的偏振8 ABC 1. A, B 兩偏振片的偏振化方向兩偏振片的偏振化方

5、向互相垂直互相垂直放置放置討討 論：論：設(shè)光軸設(shè)光軸C與與B透射方向夾角為透射方向夾角為 ，如圖，有：，如圖，有： 22eoAA 22112sinAcossinAAe cosAAAAIoeoe2222222 222122221221 sinsinAsincosA 22221cossin 2sin 2sin2AA 第第5章章 光的偏振光的偏振92. A, B 兩偏振片的偏振化方向兩偏振片的偏振化方向平行放置平行放置,coscosAAe 12 sinsinAAo12 AB1ACeA0A eA220A cosAAAAIoeoe|2222222 2212221 sinsinA第第5章章 光的偏振光的偏

6、振10 0,2 總總結(jié)結(jié)，不不論論 大大小小如如何何變變化化， 22211sin2sin2IA 我我們們均均有有； 2221 sin2sin2IA 21.IIAconst 兩兩者者相相加加，得得 max2min1,0,1,2,302kkIAI 當(dāng)當(dāng)時(shí)時(shí)， 21,0,1,2,34kk 當(dāng)當(dāng)時(shí)時(shí)， minm2211ax1cos1cos2 2IAAI ，第第5章章 光的偏振光的偏振113. 轉(zhuǎn)動(dòng)均勻波片轉(zhuǎn)動(dòng)均勻波片C，B 后光強(qiáng)有明暗變化，后光強(qiáng)有明暗變化，有無(wú)條紋出現(xiàn)？有無(wú)條紋出現(xiàn)？ 2oennd 如果如果 n=n(x,y), 或或 d=d(x,y), 則則有條紋出現(xiàn)有條紋出現(xiàn)。 22111cos

7、2: IAA 2101cos2AI : : 沒(méi)沒(méi)有有干干涉涉條條紋紋出出現(xiàn)現(xiàn)，只只有有明明暗暗之之分分。第第5章章 光的偏振光的偏振12BdA ，情情況況例例，只只讓讓如如變變化化： 022,1,2,3edknnk 當(dāng)當(dāng)時(shí)時(shí)，min0,I 這這些些位位置置出出現(xiàn)現(xiàn)暗暗紋紋； 0221,1,2,3edknnk 當(dāng)當(dāng)時(shí)時(shí)， max221sin2IA ，這這些些位位置置出出現(xiàn)現(xiàn)亮亮紋紋。第第5章章 光的偏振光的偏振13實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置第第5章章 光的偏振光的偏振14石英劈尖的偏振光干涉（等厚條紋）石英劈尖的偏振光干涉（等厚條紋）第第5章章 光的偏振光的偏振15 4. 不不同同的的波波長(zhǎng)長(zhǎng) 會(huì)會(huì)導(dǎo)導(dǎo)致

8、致不不同同的的，即即使使不不轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)波波片片一一定定 ，也也會(huì)會(huì)發(fā)發(fā)生生不不同同波波長(zhǎng)長(zhǎng)的的光光有有不不同同程程度度的的加加強(qiáng)強(qiáng)或或減減弱弱，從從而而白白出出光光照照射射時(shí)時(shí)，現(xiàn)現(xiàn)彩彩色色。偏振光干涉時(shí)出現(xiàn)彩色的現(xiàn)象偏振光干涉時(shí)出現(xiàn)彩色的現(xiàn)象 色偏振或顯色偏振色偏振或顯色偏振顯色偏振是顯色偏振是檢驗(yàn)雙折射現(xiàn)象檢驗(yàn)雙折射現(xiàn)象最為靈敏的方法。最為靈敏的方法。第第5章章 光的偏振光的偏振16品品紅紅紅紅青青黃黃藍(lán)藍(lán)綠綠白白原色三角形：原色三角形：光：光：紅紅+ 綠綠 + 藍(lán)藍(lán) = 白色白色顏料：顏料：青青 + 品紅品紅+ 黃黃 = 黑色黑色互補(bǔ)色互補(bǔ)色常常量量 21AII|對(duì)同一波片對(duì)同一波片, 在

9、正交系統(tǒng)中出現(xiàn)的顏色與平行系統(tǒng)中在正交系統(tǒng)中出現(xiàn)的顏色與平行系統(tǒng)中出現(xiàn)的顏色出現(xiàn)的顏色互補(bǔ)互補(bǔ)第第5章章 光的偏振光的偏振17u 色偏振互補(bǔ)原理的應(yīng)用色偏振互補(bǔ)原理的應(yīng)用 A / B取不同厚度的云母取不同厚度的云母片將它們貼在玻璃片將它們貼在玻璃板上，放在兩個(gè)用板上，放在兩個(gè)用白光照明的正交偏白光照明的正交偏振片振片A、B 之間。之間。調(diào)整，使不同厚度調(diào)整，使不同厚度分別呈現(xiàn)紅、綠、分別呈現(xiàn)紅、綠、 藍(lán)三色。藍(lán)三色。當(dāng)當(dāng)A、B平行時(shí)，則呈現(xiàn)青、品、黃。平行時(shí)，則呈現(xiàn)青、品、黃。白光中去掉白光中去掉(吸收吸收)紅為青；白光中去掉綠為品；白中去藍(lán)為黃紅為青；白光中去掉綠為品；白中去藍(lán)為黃.A B白

10、光中去掉紅、綠、藍(lán)為黑！白光中去掉紅、綠、藍(lán)為黑！青青+品品+黃黃=黑黑第第5章章 光的偏振光的偏振18例：例：在兩個(gè)偏振化方向互為正交的偏振片在兩個(gè)偏振化方向互為正交的偏振片P1 、P2之間之間放進(jìn)厚度為放進(jìn)厚度為d=1.71310-4 m 晶體片，此晶片的光晶體片，此晶片的光軸平行于晶片表面而且與軸平行于晶片表面而且與P1、 P2 的偏振化方向皆的偏振化方向皆成成 450 角，以角，以 =589.3nm的自然光垂直入射到的自然光垂直入射到P1 上，上，該晶體對(duì)此光的折射率該晶體對(duì)此光的折射率 n0=1.658 ne=1.486.（1）說(shuō)明）說(shuō)明1、2、3區(qū)域光的偏振態(tài)。區(qū)域光的偏振態(tài)。 （2）求區(qū)域）求區(qū)域3 的光強(qiáng)與入射光強(qiáng)的光強(qiáng)與入射光強(qiáng) I0 之比。之比。 （3）若晶片）若晶片C 的光軸與晶片表面垂直，再次求的光軸與晶片表面垂直，再次求 3 區(qū)域區(qū)域 光強(qiáng)與入射光強(qiáng)光強(qiáng)與入射光強(qiáng) I0 之比。之比。 （4）若）若 P1 / P2 ，以上情況如何？，以上情況如何？2P 0I1PC123045 第第5章章 光的偏振光的偏振192P 0I1PC123045 解（解（1）：）：1區(qū)域光的偏振態(tài)區(qū)域光的偏振態(tài)2區(qū)域光的偏振態(tài)取決于區(qū)域光的偏振態(tài)取決于 d d d d1002 d)nn(eo3區(qū)域光的偏振態(tài)：區(qū)域光的偏振態(tài)：