光学往年光的偏振.ppt

D，E，k，S 共面并垂直于H，k ? D，S ? E 波面速度与光线速度关系： （3）光线速度椭球 或 在单轴晶体中， 光线椭球具有旋转对称性。 OB独立于能流方向，始终垂直于z轴，其长度恒为vx。说明光线速度不随传播方向改变，即为o光，其波面应是一个球。 OA始终与z轴和OS共面，其长度随能流方向改变，说明光线速度随传播方向改变，即为e光。 e光的光速： 讨论： e光沿z轴方向传播，不 管E或D的方向如何，光 的传播速度不变。 z轴就是晶体的光轴，其折射率等于晶体的o光折射率。 e光沿垂直于光轴 z 的方 向传播，光线速度与法线 速度一致。 e光沿这个方向传播时的折射率为晶体的e光折射率。 ve~? 椭球代表从晶体内一点发出的e光向各个方向传播时在同一时刻到达的位置，即e光的波面。 e光的波面是以光轴z为对称轴的旋转椭球；o光的波面为球面。 结论： 光轴 负晶体 光轴 正晶体 单轴晶体分为两类： a. e光波面在o光波面之内－正晶体 b. e光波面在o光波面之外－负晶体 不论是正晶体还是负晶体，在光轴方向 ve与vo都是相等的。所以椭球与球面在光轴方向相切。 3.4 晶体中的波面与惠更斯作图法 （1）光线正入射，光轴任意方向 光轴 光轴 o波面 e波面 o光线 o光线 e光线 e光线 时刻t t＋?t （2）光线正入射，光轴与晶体表面垂直 光线沿光轴方向传播不发生双折射。 光轴 光轴 光轴 （3）光线正入射，光轴与晶体表面平行 此条件下，折射定律对e光和o光均成立。 光轴 光轴 光轴 光线垂直于光轴方向传播，e光和o光同向传播，但速度不同，产生一个附加相位差。 （4）光线在晶体主截面内斜入射 光轴 o波面 e波面 o光线 o光线 e光线 e光线 时刻t t＋?t 3.5 晶体光学器件 （1）晶体棱镜 尼科耳（Nicol）棱镜： 两块方解石直角棱镜组合。 光轴平行于两个端面，o光全反射，e光透过，不适用于高度会聚和发散光束。 格兰（Glan）棱镜： 光轴 光轴平行于端面和斜面， o光全反射，e光透过。 两块直角棱镜组成，方解石或石英。 罗雄（Rochon）棱镜： 第一块光轴垂直于入射界面，无双折射；第二块光轴平行入射界面，折射定律适用 ，材料方解石或石英 。 分界面： e光，no?ne 产生偏折； o光，no?no无偏折。 光轴 o e 沃拉斯顿（Wollaston）棱镜： 光轴 o e 第一块：光轴平行于入射界面且在入射面内； o光、e光同向； 第二块：光轴平行入射界面并垂直于入射面，折射定律适用。 o光：o?e，no?ne 向顶角方向偏折。 e光：e?o，ne?no 向直角方向偏折。 （2）波片 波片 起偏器 波片的特点： a.平面平行薄片，晶体光轴与表面平行； b.入射线偏振光在波片内分解为o光和e光； c.o光和e光传播速度不同，经波片后产生相位差。 相位差： 出射光一般为椭圆偏振光。 几种特殊的波片： a.?/4 波片 产生光程差 入射线偏振光矢量与波片光轴成450时，通过?/4波片后得到圆偏振光。 ?/4波片厚度： 6-4-4 b.半波片（?/2 波片） 产生光程差 圆偏振光通过半波片后仍为圆偏振光，但旋向改变； 线偏振光通过半波片后偏振态不变，但光矢量方向改变。 光轴 ?/2波片厚度： c.全波片（?波片） 产生光程差 通过全波片的光，其偏振状态和方向不变。 全波片厚度： 所有波片都只针对某一个特定波长而言，波长改变，这些波片不再是原来的1/4波片，1/2波片或全波片。 3.6 圆偏振光、椭圆偏振光的获得和检验 （1）圆偏振光的产生 ?/4波片 起偏器 检偏器 a.使 P1 ? P2； b.线偏振光入射，转动?/4波片消光； c.转动 P1 450。 （2）区分圆偏振光与自然光 圆偏振光检验 自然光检测 ＋?/4波片 线偏振光 消光 圆偏振光 ＋转动偏振片 经上述步骤不能消光。 菲涅耳公式成立条件： a.适用于绝缘介质； b.适用于各向同性介质； c.适用于弱场和线性介质； d.适用于光频段。 2.2 半波损失问题 （1）反射光波： ? ?/2 i1 0 n1<n2 ? ?/2 iB i1 0 当光波以接近正入射或掠入射角度在光疏与光密介质的分界面反射时，反射光矢量相对于入射光发生?的相位突变—半波损失。 ? ?/2 i1 0 iC ? ?/2 iB i1 0 iC n1>n2 掠入射发生相位?突变。 正入射不发生相位?突变； 折射光波在任何情况下，光矢量都不发生相位?突变。 2.3 反射率和透射率 （1）振幅反射率和透射率 －菲