工程光學光的偏振

工程光學光的偏振第1頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月橫波和縱波的區(qū)別——偏振縱波：振動方向與傳播方向一致，不存在偏振問題；橫波：振動方向與傳播方向垂直，存在偏振問題。最常見的偏振光有五種:自然光、線偏振光、部分偏振光、橢圓偏振光和圓偏振光。第2頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/122（1）自然光：普通光源發(fā)出的光、陽光都是自然光。由于原子發(fā)光的間歇性和無規(guī)則性，使得普通光源發(fā)出的光的光矢量在垂直于傳播方向的平面內(nèi)以極快的速度取0～360°內(nèi)的一切可能的方向，且沒有哪一個方向占有優(yōu)勢。具有上述特性的光，稱為自然光。各個方向上光振動振幅相同的光，稱為自然光。Y自然光的表示法：用兩個獨立的(無確定相位關系)、相互垂直的等幅振動來表示。圖中，圓點表示垂直于紙面的振動，短線表示平行于紙面的振動。X第3頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/123特點：在所有可能的方向上，光矢量的振幅都相等；...xy自然光可分解為振動方向相互垂直但取向任意的兩個線偏振光，它們振幅相等，沒有確定的相位關系，各占總光強的一半。自然光的表示方法：圓點與短線等距離地交錯、均勻地畫出。第4頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/124沒有優(yōu)勢方向自然光的分解一束自然光可分解為兩束振動方向相互垂直的、等幅的、不相干的線偏振光。Ex

和Ey無固定關系:它們是彼此獨立的振動總光強——非相干疊加第5頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/125（2）線偏振光將自然光中兩個相互垂直的等幅振動之一完全移去得到的光，稱為完全偏振光。EEyEx

yx·····光振動垂直紙面光振動平行紙面定義：在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，光矢量只沿某一個固定方向振動，則稱為線偏振光，又稱為平面偏振光或完全偏振光。線偏振光也可以用傳播方向相同、相位相同或相差π、振動相互垂直的兩列光波的疊加描述。第6頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/126第7頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/127（3）部分偏振光彼此無固定相位關系、振動方向任意、不同方向上振幅不同的大量光振動的組合,稱部分偏振光，它介于自然光與線偏振光之間。部分偏振光兩垂直方向光振動之間無固定的相位差。部分偏振光在垂直于光傳播方向的平面內(nèi)沿各方向振動的光矢量都有，但振幅不對稱，在某一方向振動較強，而與它垂直的方向上振動較弱。第8頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/128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方向相互垂直的、不等幅的、不相干的線偏振光平行于紙面的光振動的平均值大于垂直于紙面的光振動的平均值。垂直于紙面的光振動的平均值大于平行于紙面的光振動的平均值。第9頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/129（4）橢圓偏振光和圓偏振光

光矢量在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，按一定頻率旋轉(左旋或右旋)。如果光矢量的端點軌跡是一個橢圓，這種光叫做橢圓偏振光。如果光矢量端點軌跡是一個圓，這種光叫做圓偏振光，如圖所示。這相當于兩個相互垂直的有確定相位關系的振動的合成。

xyxy第10頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1210右旋圓偏振光右旋橢圓偏振光規(guī)定：迎著光線看（對著光的傳播方向），光矢量順時針轉的稱右旋圓偏振光（或橢圓偏振光）；光矢量逆時針轉的稱左旋圓偏振光（或橢圓偏振光）。

0

y

yx

z傳播方向

/2x某時刻左旋圓偏振光E隨z的變化E第11頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1211

偏振度It

—部分偏振光的總強度In

—部分偏振光中包含的自然光的強度Ip—部分偏振光中包含的完全偏振光的強度完全偏振光(線、圓、橢圓)P=1自然光(非偏振光)P=0部分偏振光0<P<1偏振度的另一種表示：第12頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1212由反射與折射產(chǎn)生偏振光由二向色性產(chǎn)生偏振光由雙折射產(chǎn)生偏振光二、獲得偏振光的方法第13頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1213（1）由反射與折射產(chǎn)生偏振光自然光在兩種各向同性介質的分界面上反射和折射時，不但光的傳播方向要改變，而且光的偏振狀態(tài)也要改變，所以反射光和折射光都是部分偏振光。在一般情況下，反射光是以垂直于入射面的光振動為主的部分偏振光；折射光是以平行于入射面的光振動為主的部分偏振光。第14頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1214n2n1a、反射光中垂直振動強于平行的振動；b、折射光中平行的振動強于垂直振動；c、反射光折射光偏振化的程度隨入射角的不同而不同。這里所說的“垂直”和“平行”是對入射面而言的。第15頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1215反射光的偏振化程度與入射角有關。1812年，布儒斯特由實驗證明：若光從折射率為n1的介質射向折射率為n2的介質，當入射角滿足這實驗規(guī)律可用電磁場理論的菲涅耳公式解釋。時，反射光中就只有垂直于入射面的光振動，而沒有平行于入射面的光振動，這時反射光為線偏振光，而折射光仍為部分偏振光。這就是Brewster定律。其中i0叫做起偏角或布儒斯特角。布儒斯特定律第16頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1216

note：i0

—稱為布儒斯特角或起偏角折射光仍為部分偏振光

入射角為i0

，

反射光線垂直折射光線

證明：n2n1第17頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1217布儒斯特角不同于全反射的臨界角

當且僅當時，反射光才是線偏振光。且n1>n2或n1<n2都可以。

而全反射:入射角i

i臨都是全反射。由于故只有n1>n2才會發(fā)生全反射。n1n2rio第18頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1218有反射光干擾的櫥窗在照相機鏡頭前加偏振片消除了反射光的干擾第19頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1219例題：已知某材料在空氣中的布儒斯特角ip=580，求它的折射率？若將它放在水中（水的折射率為1.33），求布儒斯特角？該材料對水的相對折射率是多少？解：設該材料的折射率為n

，空氣的折射率為1放在水中，則對應有所以：該材料對水的相對折射率為1.2。第20頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1220(1)平行光以60o的入射角由空氣射向一平板玻璃，此時發(fā)現(xiàn)反射光是完全偏振光,則折射光的折射角為

。玻璃的折射率為

。30o

因io+r=90o，所以折射角r=30o。又(2)某透明媒質對空氣全反射的臨界角為45o,則光從空氣射向該媒質時的布儒斯特角為

。54.7o所以io

=arctan第21頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1221理論實驗表明：反射所獲得的線偏光僅占入射自然光總能量的7.4%，而約占85%的垂直分量和全部平行分量都折射到玻璃中?？梢岳貌Ａ瑏慝@得線偏振光，只用一片玻璃的缺點：以布儒斯特角入射時，反射光雖為線偏振光，但強度太小透射光的強度雖大，但偏振度太小為解決這個矛盾，讓光通過由多片玻璃疊合而成的傾斜的片堆，并使入射角等于布儒斯特角，經(jīng)過多次的反射和折射，既能獲得較高的偏振度，光的強度也比較大。第22頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1222玻璃片堆的起偏和檢偏用玻璃片堆能增強反射偏振光的強度，提高折射光的偏振度················i0接近線偏振光··············玻璃片堆線偏振光自然光從空氣到玻璃第23頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1223（2）由二向色性產(chǎn)生偏振光二向色性是指有些各向異性的晶體對于光的吸收本領除了隨波長改變外，還隨光矢量相對于晶體的方位而改變?！し瞧窆饩€偏振光光軸電氣石晶片··例：當振動方向互相垂直的兩束線偏振白光通過晶體后呈現(xiàn)出不同的顏色。天然晶體中，電氣石具有很強的二向色性。第24頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1224（3）雙折射晶體產(chǎn)生線偏振光在雙折射晶體中內(nèi)，自然光波被分解成光矢量互相正交的線偏振光傳播，把其中的一束光攔掉，便得到線偏振光。第25頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/12251、基本概念普通光源發(fā)出的是自然光，用于從自然光中獲得偏振光的器件稱為起偏器人的眼睛不能區(qū)分自然光與偏振光，用于鑒別光的偏振狀態(tài)的器件稱為檢偏器2、偏振片是一種人工膜片，對不同方向的光振動有選擇吸收的性能，從而使膜片中有一個特殊的方向，當一束自然光射到膜片上時，與此方向垂直的光振動分量完全被吸收，只讓平行于該方向的光振動分量通過，即只允許沿某一特定方向的光通過的光學器件，叫做偏振片。這個特定的方向叫做偏振片的偏振化方向，用“

”表示。三、馬呂斯定律和消光比第26頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1226偏振片既可用作起偏器，又可用作檢偏器。偏振片自然光Io線偏振光從自然光獲得偏振光的過程——起偏偏振片（利用晶體的二向色性）是一種常用的起偏器第27頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1227???3、起偏器自然光通過偏振片后成為線偏振光，線偏振光的振動方向與偏振片的偏振化方向一致。4、檢偏器用來檢驗某一束光是否偏振光。方法：轉動偏振片，觀察透射光強度的變化。自然光：透射光強度不發(fā)生變化第28頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1228偏振光：透射光強度發(fā)生變化??????部分偏振光：偏振光通過偏振片后，在轉動偏振片的過程中，透射光強度發(fā)生變化。第29頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1229光強無變化的是自然光若以光傳播方向為軸，慢慢旋轉檢偏片，觀察透過偏振片的光

光強有變化，但最小值不為零的是部分偏振光光強有變化，但最小值為零(消光)的是線偏振光第30頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1230馬呂斯(EtienneLouisMalus1775-1812)法國物理學家及軍事工程師。出生于巴黎1808年發(fā)現(xiàn)反射光的偏振，確定了偏振光強度變化的規(guī)律1810年被選為巴黎科學院院士，曾獲得過倫敦皇家學會獎章1811年，他發(fā)現(xiàn)折射光的偏振5、馬呂斯定律第31頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1231馬呂斯定律的內(nèi)容強度為I0的偏振光，通過檢偏器后，透射光的強度為：

I=I0cos2α其中α為檢偏器的偏振化方向與入射偏振光的偏振化方向之間的夾角。AII0自然光I0I0/2光電接收器第32頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1232相對轉動時，透射光強隨兩偏振片的透光軸的夾角而變化透光軸：允許透過的電矢量的方向稱為偏振片的透光軸Io為兩透光軸平行時的透射光強

I=Iocos2

當它們的透光軸互相垂直時，透射光強應為零。當夾角為其它值時，透射光強由下式?jīng)Q定：第33頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1233檢偏器相對被測偏振器轉動時的最小透射光強與最大透射光強之比，稱為被測偏振器的消光比，消光比越小，偏振器件的質量就越高。（人造偏振片的消光比約為0.001）第34頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1234α為線偏振光的光振動方向ON與檢偏器透光方向OM間的夾角。??????一束光強為I0的自然光透過檢偏器，透射光強為I0/2解釋I=I0cos2α第35頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1235討論當檢偏器以入射光為軸轉動時，透射光強度將有變化起偏器與檢偏器偏振化方向平行時：α=0或α=π，I=I0，透射光強度最大起偏器與檢偏器偏振化方向垂直時：α=π/2

或α=3π/2，I=0，透射光強度最小α為其它角度時，透射光的強度介于0～I0之間。馬呂斯定律是對偏振光的無吸收而言的，對于自然光并不成立。若是自然光I0，通過偏振片后，I＝I0/2，偏振片在這里實際上起著起偏器的作用當兩個偏振片互相垂直時，光振動沿第一個偏振片偏振化方向的線偏振光被第二個偏振片完全吸收，出現(xiàn)所謂的消光現(xiàn)象。第36頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1236[解]：由馬呂斯定律（1）（2）三個偏振片時，中間偏振片與前后兩偏振片夾角均為30°例兩個偏振片疊放在一起，強度為I0的入射自然光垂直照射其上，透射光強為I0/8，求：1）.這兩個偏振片的偏振化方向的夾角？2).若在兩偏振片中間再插入另一偏振片，其偏振化方向與前后兩片偏振片的偏振化方向夾角相等，那么通過三個偏振片后的透射光強又是多少？第37頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1237例題：在透振方向正交的起偏器M和檢偏器N之間，插入一片以角速度旋轉的理想偏振片P，入射自然光強為I0，試求由系統(tǒng)出射的光強是多少？???每旋轉偏振片P一周，輸出光強有“四明四零”。t=00,900,1800,2700時，輸出光強為零。t=450,1350,2250,3150時，輸出光強為。第38頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1238

檢偏用偏振器件分析、檢驗光的偏振態(tài)I?P待檢光思考：

I不變？是什么光

I變，有消光？是什么光

I變，無消光？是什么光第39頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1239例自然光連續(xù)通過兩個疊在一起的偏振片后，透射光強為入射光強的四分之一，求兩個偏振片偏振化方向之間的夾角。解設兩偏振片偏振化方向間的夾角為，于是自然光Io由解得：=45°(or135°)。第40頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1240例一束光是自然光和線偏振光的混合。當它通過一偏振片后，測得最大透射光強是最小透射光強的5倍，求入射光中自然光和線偏振光的光強之比。解設入射光中自然光的光強為I1，線偏振光的光強為I2，則透射光強即入射光中自然光和線偏振光的光強之比為1:2。第41頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1241第二節(jié)晶體的雙折射有些透明媒質，如玻璃、水、肥皂液等，不論光沿哪個方向，傳播速度都是相同的，媒質只有一個折射率，這樣的媒質稱為光學各向同性媒質。同時還存在另一類媒質，主要是透明晶體物質，如方解石(化學成分是CaCO3)、石英、云母、硫磺等，光在其中傳播時，沿著不同方向有不同的傳播速率，這樣的媒質稱為光學各向異性媒質。光在晶體中的雙折射現(xiàn)象就是光學各向異性的表現(xiàn)。第42頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1242一.雙折射現(xiàn)象光線進入光學各向異性媒質(如方解石)后產(chǎn)生兩條折射光線的現(xiàn)象，稱為雙折射現(xiàn)象。天然的方解石晶體是雙折射晶體AB第43頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1243一條遵守通常的折射定律(n1sini=n2sinr)，折射光線在入射面內(nèi)，這條光線稱為尋常光線(ordinaryrays)，簡稱o光。n1n2iioie(各向異性媒質)自然光o光e光二、o光和e光另一條光線不遵守通常的折射定律，它不一定在入射面內(nèi)，這條光線稱為非常光線(extraordinaryrays)，簡稱e光。第44頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1244

產(chǎn)生雙折射的原因:o光和e光的傳播速度不同。

o光在晶體中各個方向的傳播速度相同，因而折射率no=c/o=恒量。

e光在晶體中的傳播速度e隨方向變化，因而折射率ne=c/e是變量，隨方向變化。由于o光和e光的折射率不同，故產(chǎn)生雙折射。第45頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1245三、光軸主截面主平面（1）光軸實驗發(fā)現(xiàn)，在晶體內(nèi)部存在著某些特殊的方向，光沿著這些特殊方向傳播時，不發(fā)生雙折射現(xiàn)象，這個特殊方向稱為光軸。應該注意，光軸僅標志一定的方向，并不限于某一特殊的直線。102o方解石第46頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1246只有一個光軸的晶體，稱為單軸晶體，如方解石、石英、紅寶石等。有兩個光軸的晶體稱為雙軸晶體，如云母、硫磺、藍寶石等。在光軸方向上，o光和e光的傳播速度相同。若沿光軸方向入射，o光和e光具有相同的折射率和相同的波速，因而無雙折射現(xiàn)象。若光軸在入射面內(nèi)，實驗發(fā)現(xiàn)：o光、e光均在入射面內(nèi)傳播，且振動方向相互垂直。第47頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1247某光線的傳播方向和光軸方向所組成的平面叫做該光線的主平面。

e光光軸e光的主平面o光光軸o光的主平面····o光和e光都是線偏振光，o光的振動方向垂直于自己的主平面，e光的振動方向平行于自己的主平面o光有o光的主平面，e光有e光的主平面o光、e光的主平面可能重合，也可能不重合（2）主平面第48頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1248（3）主截面由光軸和晶體表面的法線所組成的平面，稱為晶體主截面。例如，方解石的主截面是一平行四邊形。第49頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1249當光線在晶體的主截面內(nèi)入射時,主截面、o光和e光的主平面均重合。no=1.658,ne=1.486方解石的主截面oe第50頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1250四、晶體的主折射率正晶體負晶體光矢量振動方向與晶體光軸的夾角不同,光的傳播速度也不同?；莞寡芯侩p折射現(xiàn)象提出:在各向異性的晶體中，子波源會同時發(fā)出o光、e光兩種子波。o光的子波，各方向傳播的速度相同為v0，點波源波面為球面,振動方向始終垂直其主平面。(如圖)o光只有一個光速vo

一個折射率no························vot光軸第51頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1251e光的子波,各方向傳播的速度不同。e光在平行光軸方向上的速度與o光的速度相同為v0點波源波面為旋轉橢球面,振動方向始終在其主平面內(nèi).（如圖）光軸vetvote光在垂直光軸方向上的速度與o光的速度相差最大，記為ve，其相應的折射率為ne.n0，ne稱為晶體的主折射率第52頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1252

正晶體:

ne>no(e<o)負晶體:

ne<no(e>o)子波源votvet光軸votvet光軸

正晶體

(vo>ve)

負晶體(vo<ve)子波源如石英、冰等。如方解石、紅寶石等。第53頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1253

在晶體中o光和e光以不同的速率傳播。o光的速率在各個方向上是相同的，所以在晶體中任意一點所引起的子波波面是一球面。e光的速率在各個方向上是不同的，在晶體中任一點所引起的子波波面可以證明是旋轉橢球面。

兩束光只有在沿光軸方向上傳播時，它們的速率才是相等的，其子波波面在光軸上相切；在垂直于光軸方向上兩束光的速率相差最大。正晶體O波面負晶體e波面第54頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1254單軸晶體中o光、e光的傳播（惠更斯作圖法）。以負晶體（ve>vo）為例：1.光軸平行晶體表面，自然光垂直入射

o、e光在方向上雖然沒有分開，但速度是不同的，這仍稱作雙折射。

ee··光軸晶體··oo····第55頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/12552光軸平行晶體表面，且垂直入射面，自然光斜入射，在入射面內(nèi)o光與e光都是各向同性的，它們都遵守折射定律r0oe····晶體光軸ire········voΔtveΔtoecΔt第56頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1256第三節(jié)晶體偏振器件一、偏振棱鏡（一）偏振起偏棱鏡使自然光入射晶體時，其中的一束線偏振光在偏振棱鏡內(nèi)發(fā)生全反射，而只出射一束線偏振光。格蘭-湯姆遜棱鏡格蘭-付科棱鏡第57頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/12571、格蘭-湯姆遜棱鏡當光垂直于棱鏡端面入射時，o光和e光均不發(fā)生偏折，在斜面上的入射角等于棱鏡斜面與直角面的夾角。制作時使膠合劑的折射率大于并接近e光的折射率，但小于o光折射率，并選取棱鏡斜面與直角面的夾角大于o光在膠合面上的臨界角，這樣o光在膠合面上將發(fā)生全反射，并被棱鏡直角面上的涂層吸收，而e光由于折射率幾乎不變而無偏折地從棱鏡出射?！ぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁす廨S光軸方解石方解石加拿大樹膠oe吸收涂層i第58頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1258當上偏角大于某一值時，o光在膠層上的入射角小于臨界角，不發(fā)生全反射而部分地透過棱鏡；當下偏角大于某一值時，e光折射率增大與o光同時發(fā)生全反射，沒有光從棱鏡射出。優(yōu)點：對可見光透明度高，能產(chǎn)生完善的線偏振光缺點：不適于用于高度會聚或發(fā)散的光束，有效使用截面小，價格昂貴當入射光束不是平行光或平行光非正入射偏振棱鏡時，棱鏡的全偏振角或孔徑角受到限制?？讖浇羌s為±14o第59頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/12592、格蘭-付科棱鏡將加拿大樹膠用空氣薄層代替適用于紫外波段，能承受強光的照射，避免樹膠強烈吸收紫光的缺點?？讖浇遣淮螅干浔炔桓?。第60頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1260（二）偏振分束棱鏡利用晶體的雙折射，且光的折射角與光振動方向有關的原理，改變振動方向互相垂直的兩束線偏振光的傳播方向，從而獲得兩束分開的線偏振光。渥拉斯頓棱鏡洛匈棱鏡偏振分束棱鏡也稱為雙像棱鏡，常用于偏振光干涉系統(tǒng)。一般采用方解石或石英為材料，兩半棱鏡光軸取向互相垂直。第61頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/12611、渥拉斯頓棱鏡光從棱鏡1進入棱鏡2時，光軸轉了90度

o光(點)變e光光密光疏，偏離法線傳播折射角＞入射角

e光(道)變o光

靠近法線傳播進入空氣后,均是由光密→光疏，∴可得到進一步分開的二束線偏振光。no(1.6584)＞ne(1.4864)平行自然光垂直入射到棱鏡端面，在棱鏡1內(nèi)，o光、e光以不同速度沿同一方向行進。e·12方解石方解石········o第62頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1262例題圖示為一渥拉斯頓棱鏡的截面，它是由二塊銳角均為45o的直角方解石棱鏡粘合其斜面而構成的。棱鏡ABC的光軸平行于AB，而棱鏡ADC的光軸垂直于圖截面。方解石對o光和e光的折射率分別為no=1.658,ne=1.486。當自然光垂直AB入射時，問：(1)圖中哪一條是o光,哪一條是e光?(2)=？

解(1)如圖所示。

(2)nosin45o=nesinrenesin45o=nosinro解得：re=52o,ro=39o于是=52o-39o=13o

eooe45o第63頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/12632、洛匈棱鏡平行自然光垂直入射棱鏡，光在第一棱鏡中沿著光軸方向傳播，不產(chǎn)生雙折射，o光、e光都以o光速度沿同一方向行進。進入第二棱鏡后，光軸轉過90度，平行于圖面振動的e光在第二棱鏡中變?yōu)閛光，這支光在兩塊棱鏡中速度不變，無偏折的射出棱鏡。垂直于圖面振動的o光在第二棱鏡中變?yōu)閑光，石英的ne>n0，在斜面上折射光線偏向法線，得到兩束分開的振動方向互相垂直的線偏振光。只允許光從左方射入棱鏡?！ぁぁぁさ?4頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1264二、波片也稱相位延遲器，能使偏振光的兩個互相垂直的線偏振光之間產(chǎn)生一個相對的相位延遲，從而改變光的偏振態(tài)。波片是透明晶體制成的平行平面薄片，其光軸與表面平行。對某個波長而言，當o、e光在晶片中的光程差為的某個特定倍數(shù)時，這樣的晶片叫波晶片，簡稱波片。第65頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1265ydxAAoAe線偏振光光軸λ當一束線偏振光垂直入射到由單軸晶體制成的波片時，在波片中分解成沿原方向傳播但振動方向互相垂直的o光和e光，相應的折射率n0

、ne。兩光在晶片中的速度不同，當通過厚度d的晶片后產(chǎn)生相應的相位差為第66頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1266時為圓偏振光

振幅關系兩束振動方向互相垂直且有一定相位差的線偏振光疊加，一般得到橢圓偏振光。ydxAAoAe線偏振光光軸λ第67頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1267波片制造時通常標出快（或慢）軸，稱晶體中波速快的光矢量的方向為快軸，與之垂直的光矢量方向即為慢軸。負單軸晶體時，e光比o光速度快，快軸在e光光矢量方向即光軸方向，o光光矢量方向為慢軸，正晶體正好相反。波片產(chǎn)生的相位差是慢軸方向光矢量相對于快軸方向光矢量的相位延遲量。第68頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/12681、全波片厚度全波片產(chǎn)生整數(shù)倍的相位延遲，不改變?nèi)肷涔獾钠駪B(tài)。用于應力儀中，以增大應力引起的光程差值，使干涉色隨內(nèi)應力變化變得敏感。對波長為的光沒有影響（相位延遲2）。但是對別的波長的光來說是有影響的。第69頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/12692、半波片半波片產(chǎn)生奇數(shù)倍的相位延遲，線偏振光通過半波片后仍然是線偏振光。第70頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1270若入射線偏振光的振動方向與波片快軸（或慢軸）夾角為，出射線偏振光的振動方向向著快軸（或慢軸）方向轉過。當作用：可使線偏振光的振動面轉過一個角度。若入射點處線偏振光分解的o、e光同相則出射點處仍是線偏振光:o、e光反相A0入A0出A入A出Ae入=

Ae出入光軸第71頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1271若入射的是橢圓偏振光,經(jīng)1/2波片,出來仍是橢圓偏振光,但是旋轉的方向改變,而且橢圓的長軸轉過2角.圓偏振光入射時，出射光是旋向相反的圓偏振光。若入射的是圓偏振光(已有/2),經(jīng)1/2波片(又有),出來仍是圓偏振光,但是左旋右旋第72頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/12723、四