第7章 光的偏振与晶体光学基础.ppt

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1、第7章光的偏振与晶体光学基础一束非偏振光入射到各向异性晶体中，一般地将分解为两束偏振光（双折射）所谓各向异性，是指介质的光学性质在不同的方向上有不同的值，或者两两不相等，或者至少有两个彼此不相等。晶体就是一种均匀的、透明的，但却是各向异性的介质。最为重要的偏振器件是由晶体制成的。本章将讨论光波在晶体中的传播规律。目录7.1偏振光和自然光7.2晶体的双折射7.3双折射的电磁理论7.4晶体光学性质的图形表示7.5光波在晶体表面的反射和折射7.6晶体光学器件§7-1偏振光和自然光§7.1.1偏振光和自然光的

2、特点1、线偏振光：光波的光矢量的方向始终不变，只是它的大小随位相改变。光矢量(电矢量)与光的传播方向组成的面称为线偏振光的振动面。E播传方向振动面·面对光的传播方向看线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解：EEyExyx线偏振光的表示法：（s波、p波）·····光振动垂直板面光振动平行板面2、圆偏振光：光矢量的大小保持不变，而它的方向绕传播方向均匀地转动。每一时刻的电矢量可以分解为振幅相等、位相差为π/2、相互垂直的振动。右旋圆偏振光3、椭圆偏振光：光矢量的大小和方向都在有规律地变化，光矢量末端沿着一个

3、椭圆转动。每一时刻的电矢量可分解为：yyxz传播方向/2x某时刻左旋椭圆偏振光E随z的变化E04、自然光：具有一切可能的振动方向的许多光波的总和。振动方向无规则。自然光可以用相互垂直的两个光矢量表示，这两个光矢量的振幅相同，但位相关系不确定。没有优势方向自然光的分解一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直的、等幅的、不相干的线偏振光。自然光的表示法：···5、部分偏振光：自然光受到外界的作用，造成各振动方向的强度不等，某一方向的振动比其他方向占优势。部分偏振光的分解部分偏振光部分偏振光也可以看作是由

4、一个完全偏振光和一个自然光混合组成的。部分偏振光的表示法：······平行板面的光振动较强垂直板面的光振动较强··偏振度：线偏振光在总光强中所占的比例。It—部分偏振光的总强度In—部分偏振光中包含的自然光的强度Ip—部分偏振光中包含的完全偏振光的强度完全偏振光(线、圆、椭圆)P=1自然光(非偏振光)P=0部分偏振光0

5、光产生偏振。起偏：从自然光获得偏振光起偏器:起偏的光学器件偏振片非偏振光I0线偏振光IP偏振化方向(透振方向)···§7-3-1从自然光获得线偏振光的方法i0布儒斯特角或起偏角，反射光只有S分量i0+r0=90O有·····n1n2i0i0r0线偏振光··S起偏振角·········n1n2iir·自然光反射和折射后产生部分偏振光·1、由反射和折射产生线偏振光例：1、外腔式气体激光器M1M2B1B2·········反射光偏振度好-----光强小；透射光光强大-----偏振度差；S波由于反射损失，损失

6、大于增益，在谐振腔中无法起振，p比在布儒斯特窗上没有损失，衰减很小，在腔内形成稳定的振荡，并从反射镜出，输出激光为线偏振光。玻璃片堆起偏：当i=i0时············i0(接近线偏振光)··················例：2、固定波长的偏振分光镜:45度入射，q为布儒斯特角。n3n2n1利用几个玻璃片产生偏振：利用玻璃片堆产生偏振：2、由二向色性产生偏振光二向色性：有些各向异性的晶体对于光的吸收本领除了随波长改变外，还随光矢量相对于晶体的方位而改变。电气石典型的二向色性材料：·非偏振光线偏

7、振光光轴电气石晶片······光轴e光电气石光轴7.1.3马吕斯定律和消光比（偏振光的检验）检验偏振器件的偏振特性。P和A是两片相同的偏振片，当相对转动时，透射光强就随着两偏振片的透光轴的夹角q而变化。线偏振光通过与之角度的偏振片后的光场矢量大小qqEcosqEcosqP2P1起偏器自然光检偏器光电接收1、当透光轴互相垂直，透射光强为零。2、当夹角q为其他值时，透射光强：aI0IPPE0aE=E0cosaMalus定律（1809）产生偏振光---起偏---起偏器；检验偏振光---检偏---检偏器。人

8、造偏振片的消光比一般为10-3。消光比：描述部分偏振光的偏振情况。例7.1一束自然光以57°入射到空气玻璃界面，求反射光、透射光的偏振度菲涅尔公式偏振度课后习题7.17.2例7.2设计一块适用于氩离子激光的偏振分光镜，选定nH=2.38的硫化锌和nL=1.25的冰晶石作为膜层材料。试决定（1）分光棱镜折射率（2）膜层厚度（1）（2）膜层厚度的选择应使膜层上下表面发射的光束满足干涉加强条件课后习题7.47.2晶体的双折射一束单色光入射介质各向同性介质一束折