偏振光的研究

1、偏振光的研究2006.1.101前言干涉和衍射光的波動(dòng)性偏振光是橫波光的偏振現(xiàn)象偏振元件應(yīng)用2K為波面的法線方向，S為光波的能量傳播方向。在各向同性的介質(zhì)中S與K同向。在各向異性的介質(zhì)中S與K不同向。EHS光的矢量性 光是橫波3Exy自然光部分偏振光線偏振光圓偏振光橢圓偏振光光的五種偏振態(tài)4部分偏振度定義：5橢圓偏振光的形成（兩個(gè)互相垂直的振動(dòng)的合成）橢圓方程式：(1-2)=/2 正橢圓E0 x= E0y= E0圓ExEy61、利用偏振片2、利用反射現(xiàn)象3、利用雙折射晶體 光的散射改變光的偏振態(tài)的方法7非偏振光線偏振光偏振片利用偏振片產(chǎn)生偏振光8馬呂斯定律（1809年）和消光現(xiàn)象自然光P1P2

2、起偏器檢偏器起偏器I2=I1cos2()I1=I0/2P1與P2方向的夾角為A1A29APASRPRSTPTSn1n2（只寫出反射時(shí)的公式）布魯斯特角： 注：R，A為振幅菲涅耳公式APRSRPTPTSn1n210利用布儒斯特角產(chǎn)生偏振光玻璃片堆激光器11全反射時(shí)光的偏振態(tài)的改變反射波的振幅比可以改寫為：12當(dāng)入射角大于或等于臨界角sin-1(n)時(shí)13全反射時(shí)的相位改變405060708090PS/2入射角14菲涅耳棱體455454利用全反射產(chǎn)生圓偏光15晶體光學(xué)16晶體光學(xué)元件1、偏振器件： 尼科耳棱鏡格蘭棱鏡172 波晶片構(gòu)造：單軸晶體使其光軸與表面平行光軸(e光振動(dòng)方向）入射光o光振動(dòng)方

3、向1/4波片厚度主截面18檢驗(yàn)偏振光的光路偏振片波片19偏振光的檢驗(yàn)借助檢偏器和1/4波晶片檢驗(yàn)光的5種偏振態(tài)1.只用檢偏器（轉(zhuǎn)動(dòng)）： 對(duì)于線偏光可以出現(xiàn)極大和消光現(xiàn)象。 對(duì)于橢圓偏光和部分偏光可以出現(xiàn)極大和極小現(xiàn)象。 對(duì)于圓偏光和非偏光各方向光強(qiáng)不變。2.用1/4波晶片和檢偏器（轉(zhuǎn)動(dòng)） ： 對(duì)于非偏光（自然光）各方向光強(qiáng)不變。 對(duì)于圓偏光出現(xiàn)消光現(xiàn)象（原因）。 對(duì)于部分偏光仍出現(xiàn)極大和極小現(xiàn)象。 對(duì)于橢圓偏光，當(dāng)把1/4波晶片的快慢軸放在光強(qiáng)極大位置時(shí)出現(xiàn)消光現(xiàn)象（原因）。20（干涉的三條件：頻率、振動(dòng)方向、初位相相同） 裝置：自然光+起偏器P1+波晶片+檢偏器P2平行偏光干涉的裝置21偏振

4、光的干涉的結(jié)果互補(bǔ)性消光消光消光消光極大極大極大極大P1 P2P1 II P2 為波片的光軸與P1的夾角22現(xiàn)象單色光照明厚度變化的波晶片P1 P2，P1 II P2，亮暗紋互補(bǔ) 白光照明厚度變化的波晶片P1 P2，P1 II P2，彩色互補(bǔ)（如紅色與青色，綠色和紫色，黃色和藍(lán)色等）顯色偏振23其他產(chǎn)生雙折射的機(jī)理和應(yīng)用光測彈性（由于材料的內(nèi)、外應(yīng)力造成雙折射現(xiàn)象） 檢查玻璃、塑料等的內(nèi)應(yīng)力橋梁、礦井、水壩和機(jī)械工件等的應(yīng)力分布的監(jiān)測和模擬。地震預(yù)報(bào)?？藸栃?yīng)和普克爾效應(yīng)（由于電場造成雙折射現(xiàn)象）高速光開關(guān)。24旋光現(xiàn)象的觀察和測量1811年由阿喇果和畢奧發(fā)現(xiàn)石英、松節(jié)油、糖溶液中有旋光現(xiàn)象左

5、旋和右旋與旋光物質(zhì)的結(jié)構(gòu)有關(guān)（1822年赫謝爾發(fā)現(xiàn)）旋光計(jì)測量糖溶液的濃度 光源起偏器羅蘭片待測溶液檢偏器望遠(yuǎn)鏡量糖計(jì)25會(huì)聚偏光的干涉L2L1L3L4幕CCP2P126橢圓偏振光法測定介質(zhì)薄膜的厚度和折射率 在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中，薄膜有著廣泛的應(yīng)用。因此測量薄膜的技術(shù)也有了很大的發(fā)展，橢偏法就是70年代以來隨著電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用而發(fā)展起來的目前已有的測量薄膜的最精確的方法之一。橢偏法測量具有如下特點(diǎn)：能測量很薄的膜（1nm），且精度很高，比干涉法高1-2個(gè)數(shù)量級(jí)。是一種無損測量，不必特別制備樣品，也不損壞樣品，比其它精密方法：如稱重法、定量化學(xué)分析法簡便。可同時(shí)測量膜的厚度、折射率以及吸收系數(shù)。因此可以作為分析工具使用。對(duì)一些表面結(jié)構(gòu)、表面過程和表面反應(yīng)相當(dāng)敏感。是研究表面物理的一種方法 27橢偏儀的光路圖光源起偏器檢偏器波片光闌光電探測器樣品28橢偏儀的基本原理薄膜12dn2n1n2n3EEt12Er12Et12r 23t21eiEt12r 23 2t21ei2基底Et12r 23 4t21ei329FASASPE入射光的P分量入射光的S分量4530反射光的P 分量和 S分量的比值橢圓參量 =RP/Rs=tanexp(i)