《晶体光学》PPT课件.ppt

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1、第4章光的偏振和晶体光学基础11.双折射现象2.寻常光（o光）和非寻常光（e光）两束折射光中，有一束光遵守折射定律，称为寻常光（o光）；另外一束一般不遵守折射定律，称为非寻常光（e光）。折射定律有两个含义：A.折射角的关系，B.入射光线和折射光线与法线同在一个平面。说明：1〕o光和e光与晶体密不可分2〕折射定律的含义一、晶体的双折射现象§4－1光在晶体中的传播、折射和反射21、光轴：在双折射晶体中存在一个特殊的方向，当光束在这个方向传播时不发生双折射，此方向称为晶体的光轴。在光轴方向上，o光和e光都遵守折射定律。而且：no=ne3对吗？光轴

2、o光e光ie光o光o光、e光只在晶体内部才有意义！只有在晶体内部才有意义42.主截面：晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面。e光光轴e光的主截面o光光轴o光的主截面····O光振动：垂直O光主截面－垂直于光轴。光振动：平行光主截面－不一定平行于光轴。ee5三.o光和e光的相对光强自然光入射下，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，随着晶体方向的改变，它们的振幅也发生变化。OO’AA’θ相对强度空气中：θ=90o:o光最强，e光消失θ=0o:e光最强，o光消失重叠部分强度不变6四、光在晶体中的波面－惠更斯作

3、图法光光光轴光光光光光轴常数或称为负晶体或称为正晶体（如方解石）（如石英）振子有三个不同的固有频率，、和7◍光轴平行晶体表面，且垂直入射面，自然光斜入射····晶体光轴ir0reo········oΔteΔteoecΔt1.光在晶体中的传播方向当光轴不在入射面内时：e光不在入射面内，两个主截面不重合。o光传播方向垂至于其波面；e光传播方向不一定垂至于其波面。8◍光轴与晶体表面斜交，自然光垂直入射······oe晶体光轴····e方解石光轴······oeoo光垂直于波面,e光不垂直于波面！······oe晶体光轴····oe出现e光与入

4、射光在法线同一侧的情况！晶体：e光有向最大速度方向行走的趋势9o光:e光:n0，ne称为晶体的主折射率二.单轴晶体的主折射率光矢量与晶体光轴的夹角不同,e光速度不同。与方向无关····晶体光轴ir0reo········oΔteΔteoecΔt负晶体：neno对于多数晶体两者差别不大。e光垂直于光轴方向传播，光线与波面垂直。10方解石加拿大树胶对钠黄光光轴oe68o48o全反射临界角：以76o角入射。作用：作为起偏器或者检偏器。检偏器：平行尼科尔棱镜θ＝0正交尼科尔棱镜θ＝90o11折射角：最大入射角：i2=90o

5、-68o68oicSoMS例：求棱镜粘合面上最大入射角ic,外表面相应的最大入射角12二、波片（位相延迟器）它的作用是：o光和e光通过波片时的光程差与位相差：d是波片厚度。使两个振动方向相互垂直的光产生位相延迟。制作：用单轴透明晶体做成的平行平板，光轴与表面平行。AAoAe光轴P振幅关系ydxAAoAe线偏振光光轴λ13快轴和慢轴：快轴：称晶体中传播速度快的光矢量方向为快轴。慢轴：称晶体中传播速度慢的光矢量方向为慢轴。14则称该波片是1/4波片，1/4波片的最小厚度：若当n0>ne时，e光超前，波片的快轴为e矢量方向。1、/4波片性质：

6、1）线偏振光入射时，出射光为椭圆偏振光；2）与快慢轴都成45度线偏振光入射，出射光为圆偏振光。15O光和e光产生的光程差称该晶片为二分之一波片。2、/2波片性质：1）椭圆偏振光入射时，出射光仍为椭圆偏振光，只是旋向相反；2）线偏振光入射时，出射光仍为线偏振光。若入射的线偏振光与快（慢）轴夹角为，出射光的振动方向向着快（慢）轴转动了2。A0入A0出A出A入Ae入=Ae出光轴163、全波片称该晶片为全波片。性质：1）不改变入射光的偏振状态；2）只能增大光程差。17三、补偿器巴比涅（Babinet）补偿器d1d2入射光微量移动一般椭圆偏振

7、光：缺点：光束极窄补偿器182、椭圆偏振光(包括圆偏振光)§4－2偏振的矩阵表示一、偏振光的表示1、线偏振光的分解19或者表示为:20二、偏振光的矩阵表示称为归一化的琼斯矢量211、线偏振光的归一化琼斯矢量：若光矢量沿x轴，Ax=1Ay=0，则：222、求长轴沿x轴，长短轴之比是2：1的右旋椭圆偏振光的归一化琼斯矢量。根据已知条件有：233、偏振光的正交：略去公因子：同理，左旋偏振光：右旋偏振光与左旋偏振光正交。24琼斯表示法应用－正交偏振：旋转方向相反、振幅相等的圆偏振光合成线偏振光：25三、偏振器件的矩阵表示26解：光线的偏振状态为：例1

8、：求透光轴与x轴成角的线偏振器的琼斯矩阵出射光线沿坐标轴的分解：27由此得线偏振器的琼斯矩阵为：28解：自然光通过起偏器，成为线偏振光，I0/2，其琼斯矢量为：l