波動(dòng)光學(xué)-偏振精品課件

1、波動(dòng)光學(xué)-偏振第1頁，共38頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)27分，星期四線偏振光的表示法：光振動(dòng)垂直板面光振動(dòng)平行板面二. 自然光沒有優(yōu)勢(shì)方向自然光的分解一束自然光可分解為兩束振動(dòng)方向相互垂直的、等幅的、不相干的線偏振光。自然光的表示法：第2頁，共38頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)27分，星期四三. 部分偏振光部分偏振光的分解部分偏振光部分偏振光可分解為兩束振動(dòng)方向相互垂直的、不等幅的、不相干的線偏振光。部分偏振光的表示法：平行板面的光振動(dòng)較強(qiáng)垂直板面的光振動(dòng)較強(qiáng)第3頁，共38頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)27分，星期四右旋圓偏振光右旋橢圓偏振光 y yx z傳播方向 /2x某時(shí)刻

2、右旋圓偏振光E隨z的變化E 0四. 圓偏振光, 橢圓偏振光第4頁，共38頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)27分，星期四五. 偏振度 Ip 部分偏振光中包含的完全偏振光的強(qiáng)度It 部分偏振光的總強(qiáng)度In 部分偏振光中包含的自然光的強(qiáng)度完全偏振光 (線、圓、橢圓 ) P =1自然光 ( 非偏振光 ) P = 0部分偏振光 0 P no負(fù)晶體 : ne ve) 負(fù)晶體 (vo ve )子波源(eo)第15頁，共38頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)27分，星期四三. 單軸晶體中光傳播的惠更斯作圖法(eo)1. 光軸平行晶體表面，自然光垂直入射 e oe o光軸晶體 o, e在方向上雖沒分開，但速度

3、上是分開的。2. 光軸平行晶體表面，且垂直入射面， 自然光斜入射晶體光軸ir0reo oteteo ect第16頁，共38頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)27分，星期四3. 光軸與晶體表面斜交，自然光垂直入射o e晶體光軸 e方解石光軸o eo此時(shí)e光的波面不再與其波射線垂直了第17頁，共38頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)27分，星期四5 晶體光學(xué)器件一. 晶體起偏器件 1. 晶體的二向色性、晶體偏振器某些晶體對(duì)o光和e光的吸收有很大差異，這叫晶體的二向色性電氣石光軸e光電氣石光軸可產(chǎn)生線偏振光第18頁，共38頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)27分，星期四2. 偏振棱鏡偏光鏡: 格蘭湯

4、姆孫棱鏡偏光分束鏡 :沃拉斯頓棱鏡光軸光軸方解石方解石加拿大樹膠 (n = 1.55)oe吸收涂層i光軸的取向使o光、e光對(duì)應(yīng)的恰是no、 ne 。no (1.6584)n (1.55)ne(1.4864)12方解石方解石oe光軸光軸方解石 n0ne第19頁，共38頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)27分，星期四二. 晶體相移器件，圓和橢圓偏振光的起偏1. 晶片相位延遲片晶片是光軸平行表面的晶體薄片。ydxAAoAe線偏振光光軸 通過厚為d的晶片，o、e光產(chǎn)生相位差：AAoAe光軸P 振幅關(guān)系第20頁，共38頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)27分，星期四從晶片出射的是兩束傳播方相同、振動(dòng)方向

5、相互垂直、頻率相等、相位差的線偏振光，它們合成為一束橢圓偏振光。時(shí)為圓偏振光 2. 波（晶）片 (1) 四分之一波片 線偏振光圓偏振光 線偏振光線偏振光從線偏振光獲得橢圓或圓偏振光（或相反）第21頁，共38頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)27分，星期四線偏振光橢圓偏振光(2) 二分之一波片使線偏振光振動(dòng)面轉(zhuǎn)過2 角度A0入A0出A入A出Ae入= Ae出入光軸(3) 全波片三. 橢圓與圓偏振光的檢偏用四分之一波片和偏振片P可區(qū)分出自然光和圓偏振光或部分偏振光和橢圓偏振光第22頁，共38頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)27分，星期四 四分之一波片圓偏振光自然光自然光線偏振光 偏振片（轉(zhuǎn)動(dòng)）線偏

6、振光 I不變線偏振光I變, 有消光以入射光方向?yàn)檩S 四分之一波片橢圓偏振光部分偏振光線偏振光 偏振片（轉(zhuǎn)動(dòng)）線偏振光I變, 有消光 部分偏振光光軸平行最大光強(qiáng)或最小光強(qiáng)方向放置或光軸平行橢圓偏振光的長(zhǎng)軸或短軸放置線偏振光I變, 無消光第23頁，共38頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)27分，星期四6 偏振光的干涉一. 偏振光干涉裝置d晶片C偏振片P2偏振化方向 單色自然光偏振片P1偏振化方向光軸方向二. 偏振光干涉的分析1. 振幅關(guān)系P2P1CA1AeAoA2oA2e在P2 后，兩束光振動(dòng)方向平行，振幅為：第24頁，共38頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)27分，星期四通過晶體C后此兩束光合成

7、為一束橢圓偏振光通過P2 后（若P1、P2夾角小于，則無附加相差）2. 相位關(guān)系相長(zhǎng)干涉第25頁，共38頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)27分，星期四相消干涉若單色光入射，且d不均勻，則屏上出現(xiàn)等厚干涉條紋。三. 色偏振白光入射，晶片d均勻屏上由于某種顏色干涉相消，而呈現(xiàn)它的互補(bǔ)色這叫（顯）色偏振。若d不均勻，則屏上出現(xiàn)彩色條紋。如 紅色相消綠色；藍(lán)色相消黃色，第26頁，共38頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)27分，星期四7 人工雙折射人為地造成各向異性，而產(chǎn)生雙折射。一. 光彈效應(yīng)(應(yīng)力雙折射效應(yīng))P1P2dFSF干涉有機(jī)玻璃C應(yīng)力各向異性各向不同n各向不同在一定應(yīng)力范圍內(nèi)：第27頁，共

8、38頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)27分，星期四各處 不同各處 不同出現(xiàn)干涉條紋 變 變干涉情況變。二. 電光效應(yīng)電光效應(yīng)也叫電致雙折射效應(yīng)1.克爾效應(yīng) (1875年)l+-4545P1P2克爾盒d第28頁，共38頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)27分，星期四 不加電場(chǎng)液體各向同性P2不透光 加電場(chǎng)液體呈單軸晶體性質(zhì)，二次電光效應(yīng) E 電場(chǎng)強(qiáng)度，k 克爾常數(shù)克爾效應(yīng)引起的相位差為：克爾盒相當(dāng)于半波片， P2透光最強(qiáng) 。時(shí)，光軸平行 P2透光第29頁，共38頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)27分，星期四2. 泡克爾斯效應(yīng)(1893年)電光晶體+。-P1P2KK泡克爾斯盒硝基苯 ，若l =

9、3cm,d=0.8cm,=600nm的黃光，則產(chǎn)生 k=時(shí)的電壓 ?？藸柡械膽?yīng)用 : .克爾盒的缺點(diǎn) : .第30頁，共38頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)27分，星期四 不加電場(chǎng) P2 不透光 加電場(chǎng)晶體變雙軸晶體原光軸方泡克爾斯效應(yīng)引起的相位差 線性電光效應(yīng)noo光在晶體中的折射率；V 電壓；r 電光常數(shù)。應(yīng)用 :三. 磁致雙折射科頓穆頓效應(yīng)向附加了雙折射效應(yīng) P2 透光。第31頁，共38頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)27分，星期四8 旋光現(xiàn)象一. 物質(zhì)的旋光性使線偏振光的振動(dòng)面發(fā)生旋轉(zhuǎn) 旋光物質(zhì)a 旋光率二. 菲涅耳的解釋線偏振光可看作是同頻率、等振幅、有確定相位差的左(L )、右

10、(R )旋圓偏振光的合成。旋轉(zhuǎn)的角度： d第32頁，共38頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)27分，星期四EELERo光通過旋光物質(zhì)后，初相要滯后ELERE(a)(b)ELERERL同一時(shí)刻(a)(b) d設(shè)入射時(shí)L、R初相為0，旋光物質(zhì)長(zhǎng)d第33頁，共38頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)27分，星期四在出射面上:由圖示，有：令 旋光率則 第34頁，共38頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)27分，星期四三. 量糖術(shù)對(duì)溶液有 溶液的旋光率c 溶液的濃度 溶液的比旋光率“量糖計(jì)”四. 磁致旋光 d磁致旋光物質(zhì)B旋轉(zhuǎn)的角度 V費(fèi)德爾常量，第35頁，共38頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)27分，星期四 對(duì)自然旋光物質(zhì)，振動(dòng)面的左旋或右旋是由旋光物質(zhì)本身決定的，與光的傳播方向無關(guān)。 反射鏡入射光左旋反射鏡反射光左旋第36頁