物理光學(xué)第四章晶體光學(xué)

物理光學(xué)第四章晶體光學(xué)1第一頁，共一百零四頁，2022年，8月28日4.1光波的偏振特性光波是橫波（TEM波），其光矢量的振動(dòng)方向與光波傳播方向垂直。在垂直傳播方向的平面內(nèi)，電場(chǎng)強(qiáng)度矢量還可能存在各種不同的振動(dòng)方向。光振動(dòng)方向相對(duì)光傳播方向不對(duì)稱的性質(zhì)稱為光波的偏振特性。波的偏振性是橫波區(qū)別于縱波的一個(gè)最明顯的標(biāo)志。非偏振光:光矢量振動(dòng)方向相對(duì)光傳播方向具有對(duì)稱性；偏振光:光矢量振動(dòng)方向相對(duì)光傳播方不具有對(duì)稱性；又分為完全偏振光和部分偏振光。2第二頁，共一百零四頁，2022年，8月28日4.1.1光波的偏振態(tài)

線偏振光在光的傳播方向上各點(diǎn)的光矢量在確定的平面（振動(dòng)面）內(nèi)，這種光稱為平面偏振光。在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，平面偏振的光矢量端點(diǎn)的軌跡為一直線，又稱為線偏振光。3第三頁，共一百零四頁，2022年，8月28日4.1.1光波的偏振態(tài)

傳播方向相同、振動(dòng)方向相互垂直、相位差恒定的兩平面偏振光疊加（或組合）可合成光矢量有規(guī)則變化的圓偏振光和橢圓偏振光。4第四頁，共一百零四頁，2022年，8月28日4.1.1光波的偏振態(tài)

非偏振(自然光)

由普通光源發(fā)出的光波不是單一的平面偏振光，而是許多光波的總和：在各個(gè)振動(dòng)方向上觀察的振幅平均值相等，初相位完全無關(guān)，這種光稱為非偏振光，或稱自然光。自然光可以用相互垂直、振幅相同、相位差不確定兩平面偏振光表示。但不能合成一個(gè)穩(wěn)定的偏振光

5第五頁，共一百零四頁，2022年，8月28日部分偏振

在垂直于光傳播方向的平面內(nèi)，某個(gè)方向的振動(dòng)比其它方向占優(yōu)勢(shì)的光波稱部分偏振光。部分偏振光可以看作是平面偏振光和自然光的混合。也可以用相互垂直、振幅不相等、相位差不確定的兩平面偏振光表示。6第六頁，共一百零四頁，2022年，8月28日偏振度P：偏振度的定義為在部分偏振光的總強(qiáng)度中平面偏振光所占的比例，即式中，IM和Im分別為相位不相關(guān)相互正交的兩個(gè)特殊方向上所對(duì)應(yīng)的最大光強(qiáng)和最小光強(qiáng)。 對(duì)于非偏振光，P＝0； 對(duì)于完全偏振光，P＝1;

對(duì)于部分偏振光，0＜P＜1。7第七頁，共一百零四頁，2022年，8月28日4.1.2完全偏振光的三種形式

沿z方向傳播的波動(dòng)方程的通解可表示為沿x、y方向振動(dòng)的兩個(gè)獨(dú)立場(chǎng)分量的線性組合，即表示傳播方向相同、振動(dòng)方向相互垂直、有固定相位差的兩線偏振光。根據(jù)空間任一點(diǎn)光電場(chǎng)E的矢量末端軌跡，可將完全偏振光分為線偏振光、橢圓偏振光和圓偏振光。其中，8第八頁，共一百零四頁，2022年，8月28日4.1.2完全偏振光的三種形式橢圓偏振光

將上二式中消去(t-kz)，可得

在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，這是一個(gè)二元二次方程，一般情況下表示的幾何圖形是橢圓，對(duì)應(yīng)橢圓偏振光，其電矢量的大小和方向都隨時(shí)間變化。其中，9第九頁，共一百零四頁，2022年，8月28日4.1.2完全偏振光的三種形式橢圓外切于一個(gè)矩形，邊長分別為2E0x和2E0y。可以證明，橢圓的長軸和x軸的夾角由下式?jīng)Q定10第十頁，共一百零四頁，2022年，8月28日4.1.2完全偏振光的三種形式在某一時(shí)刻，沿傳播方向上各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)強(qiáng)度矢量E的端點(diǎn)是分布在具有橢圓截面的螺旋線上。11第十一頁，共一百零四頁，2022年，8月28日電磁波的極化矢端軌跡是圓，則該電磁波稱為圓極化波。逆（迎）著光傳播的方向，矢端的旋轉(zhuǎn)方向，逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，稱為左旋圓極化波。（與電磁場(chǎng)理論中的規(guī)定相反）

y

yx

z傳播方向

/2xE

0α12第十二頁，共一百零四頁，2022年，8月28日電磁波的極化逆著光傳播的方向，矢端的旋轉(zhuǎn)方向順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，稱為右旋圓極化波α13第十三頁，共一百零四頁，2022年，8月28日4.1.2完全偏振光的三種形式相位差

和振幅比E0x／E0y決定了橢圓形狀和空間取向，也就決定了光的不同偏振態(tài)。14第十四頁，共一百零四頁，2022年，8月28日4.1.2光波的偏振特性

非偏振光（自然光P＝0

）光波部分偏振光（0＜P＜1

）偏振光線偏振光完全偏振光圓偏振光（P＝1）橢圓偏振光完全偏振光的特點(diǎn)：P＝115第十五頁，共一百零四頁，2022年，8月28日4.1.3反射光和透射光的偏振特性1.線偏振光的反射率和透射率設(shè)入射光的電矢量振動(dòng)面與入射面的夾角為（方位角），?EipEis?ErpErs?EtpEts116第十六頁，共一百零四頁，2022年，8月28日2.自然光的反射率17第十七頁，共一百零四頁，2022年，8月28日?qǐng)D中給出了按光學(xué)玻璃(n＝1.52)和空氣界面計(jì)算得到的自然光的反射率隨入射角1變化的關(guān)系曲線。

18第十八頁，共一百零四頁，2022年，8月28日由于兩個(gè)分量的反射率不相等，反射光和折射光的偏振狀態(tài)相對(duì)入射光發(fā)生變化。反射光的偏振度為折射光的偏振度為綜上所述光在界面上的反射、透射特性由三個(gè)因素決定：入射光的偏振態(tài)，入射角，界面兩側(cè)介質(zhì)的折射率。自然光19第十九頁，共一百零四頁，2022年，8月28日當(dāng)入射角滿足關(guān)系1+2＝90°，即反射光與折射光互相垂直時(shí):有rp＝0。稱為布儒斯特角定律。即反射光中不存在p分量，p分量入射波全部透射到媒質(zhì)2。此入射角稱為布儒斯特(Brewster)角，記為B。利用折射定律，可得該B

滿足20第二十頁，共一百零四頁，2022年，8月28日當(dāng)光以布儒斯特角入射時(shí)，反射光中只有s分量，為線偏光。透射光為部分偏振光，其中s分量較弱。由菲涅耳公式，s分量和p分量的透射系數(shù)為：21第二十一頁，共一百零四頁，2022年，8月28日經(jīng)過一對(duì)平行面的透射光。p分量上表面透射為：p分量下表面透射為：即p分量全透射，經(jīng)過n層后仍然為Ap1。22第二十二頁，共一百零四頁，2022年，8月28日對(duì)于s分量，上表面和下表面的透射為：通過n對(duì)平行的表面，則s分量的透射為：如果則。但透射光中只有p分量。是平面偏振光。23第二十三頁，共一百零四頁，2022年，8月28日1.雙折射現(xiàn)象光束在某些晶體中傳播時(shí)，由于晶體對(duì)兩個(gè)相互垂直振動(dòng)矢量的光的折射率不同而產(chǎn)生兩束折射光，這種現(xiàn)象稱為雙折射。2.尋常光（o光）和非尋常光（e光）兩束折射光中，有一束光遵守折射定律，稱為尋常光（o光）；另外一束一般不遵守折射定律，稱為非尋常光（e光）。折射定律有兩個(gè)含義：A.折射角的關(guān)系，B.入射光線和折射光線與法線同在一個(gè)平面。說明：1〕o光和e光與晶體密不可分

2〕折射定律的含義一、晶體的雙折射現(xiàn)象§4.2光在晶體中的傳播、折射和反射24第二十四頁，共一百零四頁，2022年，8月28日二、晶體特性

方解石晶體（CaCO3）頓隅25第二十五頁，共一百零四頁，2022年，8月28日對(duì)嗎？光軸o光e光ie光o光o光、e光只在晶體內(nèi)部才有意義！只有在晶體內(nèi)部才有意義26第二十六頁，共一百零四頁，2022年，8月28日1、光軸：在雙折射晶體中存在一個(gè)特殊的方向，當(dāng)光束在這個(gè)方向傳播時(shí)不發(fā)生雙折射，此方向稱為晶體的光軸。在光軸方向上，o光和e

光都遵守折射定律。而且：

no=ne27第二十七頁，共一百零四頁，2022年，8月28日2.主截面：晶體中光的傳播方向與晶體光軸構(gòu)成的平面。e光光軸e光的主截面o光光軸o光的主截面····O光振動(dòng)：垂直O(jiān)光主截面－垂直于光軸。

光振動(dòng)：平行光主截面－不一定平行于光軸。eeO光的波面是球面，e光的波面是旋轉(zhuǎn)橢球面28第二十八頁，共一百零四頁，2022年，8月28日三.o光和e光的相對(duì)光強(qiáng)自然光入射下，o光和e光的振幅相同。平面偏振光入射，o光、e光的振幅不一定相同，隨著晶體方向的改變，它們的振幅也發(fā)生變化。OO’AA’θ相對(duì)強(qiáng)度空氣中：θ=90o:o光最強(qiáng)，e光消失θ=0o:e光最強(qiáng)，o光消失重疊部分強(qiáng)度不變29第二十九頁，共一百零四頁，2022年，8月28日

四、光在晶體中的波面－惠更斯作圖法光光光軸光光光光光軸常數(shù)或稱為負(fù)晶體或稱為正晶體（如方解石）（如石英）振子有三個(gè)不同的固有頻率，、和

30第三十頁，共一百零四頁，2022年，8月28日························vot光軸光軸vetvot單軸晶體振子有二個(gè)頻率相同。

垂直于光軸的振動(dòng)頻率：o光，速度vo平行于光軸的振動(dòng)頻率：e光，速度ve其它方向速度：vo<v<ve負(fù)晶體：當(dāng)e光振動(dòng)方向與光軸平行時(shí)速度最大。正晶體反之。31第三十一頁，共一百零四頁，2022年，8月28日?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

········oΔteΔteo

ecΔt1.光在晶體中的傳播方向o光傳播方向垂至于其波面；e光傳播方向不一定垂至于其波面，光軸是旋轉(zhuǎn)橢球面的轉(zhuǎn)軸。32第三十二頁，共一百零四頁，2022年，8月28日?

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

eoo光垂直于波面,e光不垂直于波面！······o

e晶體光軸····o

e出現(xiàn)e光與入射光在法線同一側(cè)的情況！負(fù)晶體：e光有向最大速度方向行走的趨勢(shì)33第三十三頁，共一百零四頁，2022年，8月28日當(dāng)光軸在入射面內(nèi)，在晶體內(nèi)o光和e光的主截面重合，但no和ne不等。光線在一般情況下入射晶體，o光和e光是不同面的。即主截面不重合。34第三十四頁，共一百零四頁，2022年，8月28日光軸1.光軸垂直于晶體表面，平行于入射面。沿光軸傳播,o,e速度不分開.光軸2.光軸平行于晶體表面，垂直于入射面。交線都是圓，o,e速度分開光軸是轉(zhuǎn)軸····

eoeo光軸晶體····

o,e在方向上雖沒分開，但速度上是分開的。3.光軸平行晶體表面，自然光垂直入射35第三十五頁，共一百零四頁，2022年，8月28日o光:e光:

n0，ne稱為晶體的主折射率二.單軸晶體的主折射率光矢量與晶體光軸的夾角不同,e光速度不同。與方向無關(guān)····晶體光軸ir0reo

········oΔteΔteo

ecΔt負(fù)晶體：ne<no,正晶體：ne>no對(duì)于多數(shù)晶體兩者差別不大。當(dāng)e光垂直于光軸方向傳播時(shí)，光線與波面垂直。36第三十六頁，共一百零四頁，2022年，8月28日一、偏振器件1.尼科耳棱鏡（W.Nicol,1828年）材料：方解石(一)偏振起偏棱鏡§4.3晶體偏振器件作用：產(chǎn)生偏振光或檢測(cè)偏振光。37第三十七頁，共一百零四頁，2022年，8月28日方解石加拿大樹膠對(duì)鈉黃光光軸oe68o48o全反射臨界角：以76o角入射。作用：作為起偏器或者檢偏器。檢偏器：平行尼科爾棱鏡θ＝0正交尼科爾棱鏡θ＝90o38第三十八頁，共一百零四頁，2022年，8月28日折射角：最大入射角：i2=90o-68o例：求棱鏡粘合面上最大入射角ic,外表面相應(yīng)的最大入射角68oicSoMS39第三十九頁，共一百零四頁，2022年，8月28日2.偏振棱鏡偏光鏡:格蘭─湯姆孫棱鏡············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)40第四十頁，共一百零四頁，2022年，8月28日(2).格蘭－付科（Glan-foucault）棱鏡41第四十一頁，共一百零四頁，2022年，8月28日3.偏光分束鏡:(1)沃拉斯頓棱鏡（Wollaston）：方解石no＞neo變成e光，e變成o光·12方解石方解石·······oe光軸光軸·βφ

利用兩個(gè)正交的光軸分解光。材料：冰洲石。42第四十二頁，共一百零四頁，2022年，8月28日(2).洛匈棱鏡材料：石英43第四十三頁，共一百零四頁，2022年，8月28日二、波片（位相延遲器）它的作用是：o光和e光通過波片時(shí)的光程差與位相差：d是波片厚度。使兩個(gè)振動(dòng)方向相互垂直的光產(chǎn)生位相延遲。制作：用單軸透明晶體做成的平行平板，光軸與表面平行。AAoAe光軸P

振幅關(guān)系ydxAAoAe線偏振光光軸λ44第四十四頁，共一百零四頁，2022年，8月28日快軸和慢軸：快軸：稱晶體中傳播速度快的光矢量方向?yàn)榭燧S。慢軸：稱晶體中傳播速度慢的光矢量方向?yàn)槁S。45第四十五頁，共一百零四頁，2022年，8月28日則稱該波片是1/4波片，1/4波片的最小厚度：若當(dāng)n0>ne時(shí)，e光超前，波片的快軸為e矢量方向。1、/4波片性質(zhì)：1）線偏振光入射時(shí)，出射光為橢圓偏振光；2）與快慢軸都成45度線偏振光入射，出射光為圓偏振光。46第四十六頁，共一百零四頁，2022年，8月28日O光和e光產(chǎn)生的光程差稱該晶片為二分之一波片。2、/2波片性質(zhì)：1）橢圓偏振光入射時(shí)，出射光仍為橢圓偏振光，只是旋向相反；2）線偏振光入射時(shí)，出射光仍為線偏振光。若入射的線偏振光與快（慢）軸夾角為，出射光的振動(dòng)方向向著快（慢）軸轉(zhuǎn)動(dòng)了2。A0入A0出A出A入Ae入=Ae出光軸47第四十七頁，共一百零四頁，2022年，8月28日3、全波片稱該晶片為全波片。性質(zhì)：1）不改變?nèi)肷涔獾钠駹顟B(tài)；2）只能增大光程差。48第四十八頁，共一百零四頁，2022年，8月28日三、補(bǔ)償器巴比涅（Babinet）補(bǔ)償器d1d2入射光微量移動(dòng)一般橢圓偏振光：缺點(diǎn)：光束極窄補(bǔ)償器49第四十九頁，共一百零四頁，2022年，8月28日2、橢圓偏振光(包括圓偏振光)§4.4偏振的矩陣表示一、偏振光的表示1、線偏振光的分解50第五十頁，共一百零四頁，2022年，8月28日或者表示為:與電磁場(chǎng)中的判斷一致！速度大，相位累計(jì)小；快軸δ小，慢軸δ大。51第五十一頁，共一百零四頁，2022年，8月28日左旋以圓極化為例：52第五十二頁，共一百零四頁，2022年，8月28日所以任意一個(gè)偏振光都可表示為:

a.光矢量互相垂直

b.沿同一方向傳播且位相差恒定的兩個(gè)線偏振光的合成。53第五十三頁，共一百零四頁，2022年，8月28日二、偏振光的矩陣表示54第五十四頁，共一百零四頁，2022年，8月28日稱為歸一化的瓊斯矢量即，除以模值55第五十五頁，共一百零四頁，2022年，8月28日1、線偏振光的歸一化瓊斯矢量：若光矢量沿x軸，Ax=1Ay=0，則：56第五十六頁，共一百零四頁，2022年，8月28日2、求長軸沿x軸，長短軸之比是2：1的右旋橢圓偏振光的歸一化瓊斯矢量。

根據(jù)已知條件有：57第五十七頁，共一百零四頁，2022年，8月28日3、偏振光的正交：略去公因子：同理，左旋偏振光：右旋偏振光與左旋偏振光正交。58第五十八頁，共一百零四頁，2022年，8月28日瓊斯表示法應(yīng)用－正交偏振：旋轉(zhuǎn)方向相反、振幅相等的圓偏振光合成線偏振光：59第五十九頁，共一百零四頁，2022年，8月28日三、偏振器件的矩陣表示60第六十頁，共一百零四頁，2022年，8月28日解：光線的偏振狀態(tài)為：例1：求透光軸與x軸成角的線偏振器的瓊斯矩陣出射光線沿坐標(biāo)軸的分解：B1A1AA2B2q61第六十一頁，共一百零四頁，2022年，8月28日由此得線偏振器的瓊斯矩陣為：62第六十二頁，共一百零四頁，2022年，8月28日解：自然光通過起偏器，成為線偏振光，I0/2，其瓊斯矢量為：l/4波片,l/2，l/8波片的瓊斯矩陣分別為自然光通過光軸與x軸夾角為45度的線偏振器后，又通過了1/4、1/2和1/8波片，波片快軸沿Y軸，試用瓊斯矩陣計(jì)算透射光的偏振態(tài)。例2：快軸沿Y軸l/4波片：63第六十三頁，共一百零四頁，2022年，8月28日出射光為：左旋橢圓偏振光64第六十四頁，共一百零四頁，2022年，8月28日例3：有一快軸與x軸成角，產(chǎn)生位相差為的波片，試求其瓊斯矩陣65第六十五頁，共一百零四頁，2022年，8月28日設(shè)入射偏振光為A1和B1在波片的快、慢軸上的分量為：寫成矩陣形式：A1’B1’66第六十六頁，共一百零四頁，2022年，8月28日偏振光透過波片后，在快軸和慢軸上的復(fù)振幅為：因而透過波片后有：67第六十七頁，共一百零四頁，2022年，8月28日將A1”和B1”再次分解到x,y軸上，有A1’’q快軸B1’’A2B268第六十八頁，共一百零四頁，2022年，8月28日69第六十九頁，共一百零四頁，2022年，8月28日例：讀數(shù)偏光儀工作原理：選擇X、Y軸分別沿1/4波片的快慢軸，并讓玻璃的快軸與起偏器的透光軸（X軸）成45度。45o起偏器檢偏器待測(cè)玻璃（可變）1/4波片70第七十頁，共一百零四頁，2022年，8月28日

透過起偏器的線偏光瓊斯矩陣為：

1/4波片的瓊斯矩陣為：

設(shè)玻璃產(chǎn)生的位相差為，則其瓊斯矩陣為：

線偏光通過玻璃和1/4波片后的偏振態(tài)為：71第七十一頁，共一百零四頁，2022年，8月28日

結(jié)論：

1）從1/4波片出射的是線偏光。出射線偏光的光矢量與x軸的夾角=/2。

2）旋轉(zhuǎn)檢偏器可測(cè)得，故可求，即求得了待測(cè)玻璃的雙折射率之差，從而分析了玻璃內(nèi)部的應(yīng)力情況

。線偏光的表示：比較：B1A1q線偏光72第七十二頁，共一百零四頁，2022年，8月28日一、偏振光的變換§4.5偏振光的變換和測(cè)定1、橢圓偏振光的獲得方法：采用起偏器和/4波片從自然光中獲得自然光起偏器線偏光橢圓偏振光1/4波片73第七十三頁，共一百零四頁，2022年，8月28日2、偏振光的檢驗(yàn)方法：利用位相延遲器和偏振器檢偏器橢圓偏振光部分橢圓偏光部分線偏光光強(qiáng)變化，但不消光。檢偏器橢圓偏振光部分橢圓偏光部分線偏光1/4波片部分橢圓偏振光，變成部分線偏振光74第七十四頁，共一百零四頁，2022年，8月28日

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軸或短軸放置線偏振光I變,無消光75第七十五頁，共一百零四頁，2022年，8月28日二、偏振光的測(cè)定1、線偏振光的測(cè)定含義：確定是否是線偏振光；測(cè)定線偏振光的振動(dòng)方向。出發(fā)點(diǎn)：馬呂斯定律半影式檢偏器：用以提高檢偏器方位的定位精度。θI0IPPA0θE=A0cosθ馬呂斯定律（1809）76第七十六頁，共一百零四頁，2022年，8月28日PHA半影式檢偏器工作原理P的光軸：P1，H的光軸：P2αxyOAP1’P2’H1H2α45o77第七十七頁，共一百零四頁，2022年，8月28日2、橢圓偏振光的測(cè)定含義：用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定表示偏振狀態(tài)的參量（指定坐標(biāo)系中的方位角、橢圓度tg和旋向；或直角坐標(biāo)系下兩偏振光振幅比tg和位相差。）yxx’y’C2OA1A278第七十八頁，共一百零四頁，2022年，8月28日方法：采用1/4波片和檢偏器的方法。步驟：1）首先用檢偏器測(cè)定橢圓長軸的方位角和橢圓度tg 2）用1/4波片和檢偏器測(cè)定橢圓偏光的旋向。1）設(shè)x’oy’坐標(biāo)系中橢圓偏振光的瓊斯矩陣為xx’y’C2OA1A2

檢偏器透光軸與x’軸夾角是，其瓊斯矩陣為：79第七十九頁，共一百零四頁，2022年，8月28日出射光的強(qiáng)度為：由此可找出光強(qiáng)最大的位置（θ=0，長軸位置），從而確定長軸與預(yù)定的x軸之間的夾角和橢圓度tg=A2/A1。80第八十頁，共一百零四頁，2022年，8月28日2）將1/4波片快軸與已找到的橢圓長軸方向一致xx’y’C2OA1A2若入射橢圓偏光為左旋時(shí)：出射光在二、四象限。若入射橢圓偏光為右旋時(shí)：出射光在一、三象限。這樣即可判斷橢圓偏光的旋向。81第八十一頁，共一百零四頁，2022年，8月28日§4.6偏振光的干涉一.偏振光干涉裝置d晶片Cθ偏振片P2偏振化方向自然光偏振片P1偏振化方向光軸方向二.偏振光干涉的分析1.振幅關(guān)系在P2

后，兩束光振動(dòng)方向平行P2P1CA1AeAoA2oA2eθαP1與P2不一定垂直82第八十二頁，共一百零四頁，2022年，8月28日若兩束光之間有位相差位相差與波片和P1、P2取向有關(guān)。83第八十三頁，共一百零四頁，2022年，8月28日通過晶體C后:此兩束光合成為一束線偏振光通過P2

后:—相長干涉P1、P2同一象限，則無附加相差，2.相位關(guān)系xyAeP2P1A1AoA2oA2eC—相消干涉84第八十四頁，共一百零四頁，2022年，8月28日—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。—相長干涉P1、P2不同象限，存在附加相差P2P1yA1AoAeA2oA2eθαxC85第八十五頁，共一百零四頁，2022年，8月28日∥86第八十六頁，共一百零四頁，2022年，8月28日三.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→青色；藍(lán)色相消→黃色，

綠色相消→紫色；色偏振是檢驗(yàn)材料有無雙折射效應(yīng)的靈敏方法，用顯微鏡觀察各種材料在白光下的色偏振，可以分析物質(zhì)內(nèi)部的某些結(jié)構(gòu)─偏光顯微術(shù)。

87第八十七頁，共一百零四頁，2022年，8月28日§4.7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))P1P2··dFSF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)：C：材料系數(shù)；σ：應(yīng)力88第八十八頁，共一百零四頁，2022年，8月28日各處應(yīng)力不同→各處不同→出現(xiàn)干涉條紋

應(yīng)力變→變→干涉情況變。應(yīng)力雙折射可用來測(cè)光學(xué)元件的應(yīng)力，預(yù)測(cè)工件、構(gòu)件的應(yīng)力分布——光測(cè)彈性學(xué)預(yù)測(cè)地震…89第八十九頁，共一百零四頁，2022年，8月28日二.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克爾盒內(nèi)充某種液體，如硝基苯（C6H5NO2）。

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)，90第九十頁，共一百零四頁，2022年，8月28日——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)，加電場(chǎng)后，光軸平行于P2透光l+-4545P1P2克爾盒d91第九十一頁，共一百零四頁，2022年，8月28日硝基苯，若l=3cm,d=0.8cm,λ=600nm的黃光，則產(chǎn)生k=時(shí)的電壓?？藸柡械膽?yīng)用:克爾盒可作光開關(guān)（響應(yīng)時(shí)間10-9s）,用于高速攝影、激光通訊、光速測(cè)距、脈沖激光系統(tǒng)（作為Q開關(guān)）克爾盒的缺點(diǎn):如硝基苯有毒，易爆炸，需極高純度和高電壓，故現(xiàn)在很少用。

92第九十二頁，共一百零四頁，2022年，8月28日2.普克爾斯效應(yīng)(1893年)電光晶體+。。-P1P2KK普克爾斯盒··圖示為縱向裝置，光傳播方向與電場(chǎng)平行，，電極K和K′透明。不加電場(chǎng)：晶體是單軸晶體，光軸沿光傳播方向。第九十三頁，共一百零四頁，2022年，8月28日

不加電場(chǎng)→P2

不透光

加電場(chǎng)→晶體變雙軸晶體→原光軸方向附加了雙折射效應(yīng)→P2

透光。普克爾斯效應(yīng)引起的相位差:——線性電光效應(yīng)no—o光在晶體中的折射率；V

—電壓；r

—電光常數(shù)。時(shí)，P2透光最強(qiáng)。

電光晶體+。。-P1P2KK泡克爾斯盒··94第九十四頁，共一百零四頁，2022年，8月28日磷酸二氫鉀（KH2PO4，簡稱KDP）、磷酸二