工程光学第十五章光的偏振和晶体光学基础课件.ppt

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1、第十五章光的偏振和晶体光学基础主要内容：偏振光的概念单轴晶体偏振光的干涉偏振器件重点内容：偏振光的概念单轴晶体偏振器件难点内容：单轴晶体偏振光的干涉电矢量与光的传播方向所构成的平面称为偏振光的振动面。§15－1偏振光概述一、偏振光与自然光Ev0H偏振面电矢量振动面自然光在一切可能方位上振动几率和大小相同。自然光可用相互独立的、等振幅的、振动方向相互垂直的线偏振光来表示。但是，必须注意，由于自然光内各电矢量间无固定的相位关系，因而其中任何两个取向不同的电矢量不能合成为一电矢量。偏振光方程：2、偏振光

2、：光矢量的方向和大小有规则变化的光线偏振光：光矢量方向不变，其大小随位相变化。圆偏振光：光矢量大小不变，其方向绕传播方向均匀转动，且矢量末端轨迹为圆。椭圆偏振光：光矢量大小和方向都在有规律地变化，且矢量末端轨迹为椭圆。其中(a)表示电矢量垂直于画面的线偏振光；(b)表示电矢量在画面内的线偏振光。实验和理论证明：由一个偶极子振动所产生的光是线偏振光，并且偶极子在振动面内。一个分子能产生线偏振光。1）、平面偏振光（线偏振光）电矢量的振动只限于某一确定的方向的光(a)(b)zxy2)圆偏振光左旋，右旋。

3、z3)椭圆偏振光右旋椭圆光左旋椭圆光z自然光部分偏振光3、部分偏振光：自然光在传播过程中，由于外界的作用造成振动方向上强度不等，使某一方向上的振动比其它方向上的振动占优势。表示：部分偏振光=完全偏振光+自然光完全偏振光Ip=Imax-Imin偏振度：二、产生线偏振光的方法1、反射和折射产生偏振光实验发现：以任意角度入射时，（1）反射光为垂直振动较强的部分偏振光；（2）折射光为平行振动较强的部分偏振光。..........in1n2r入射光反射光折射光布儒斯特定律：当入射角为某一特定角度时，或反

4、射线和折射线互相垂直时，（1）反射光为电矢量垂直于入射面的完全偏振光。这时的入射角叫做布儒斯特角io，也叫起偏振角。（2）折射光为平行振动较强的部分偏振光。..........i0i0n1n2900r入射光反射光折射光由图中可以看出：io+r=π/2由折射定律可知：n1sinio=n2sinrtgio=n2/n1=n21上式叫做布儒斯特定律。..........i0i0n1n2900r入射光反射光折射光设布儒斯特角为io，折射角为r。[例]玻璃对空气的折射率为：n21=-1.50tgio=1.

5、50io=56o利用玻璃堆获得偏振光.......................线偏振光自然光入射偏振分光镜ZnS(n2)冰晶石(n1)45。n3制作原理n3膜层厚度层数2、由二向色性产生线偏振光介质（晶体）对o光和e光的不同吸收的现象称为介质（晶体）的二向色性。电气石是一种矿石晶体，它对o光有强烈吸收作用，而对e光则吸收得很少。于是，当以自然光射在电气石晶体片上时，在晶体内所生的o光在很短的路程上就会全部被吸收，因而通过的光是与晶体内e光相应的线偏振光。除电气石外，已知还有一些有机

6、化合物晶体，如碘化硫酸奎宁亦有二向色性。偏振片应用：偏振片能广泛应用在不需要特别完善的偏振光的情况，例如：观看立体电影所用的眼镜片大型仪器中产生偏振光的装置质量好的偏振片，已用于较精密的仪器上。很多偏光显微镜，都已采用这种偏振光。三、马吕斯定律1、起偏与检偏起偏：从自然光获得线偏振光的过程起偏器：获得线偏振光的器件或装置例：a玻璃片堆(光的反射和折射特性起偏)b尼科耳棱镜(晶体的双折射特性起偏)c偏振片(晶体的二向色性)。起偏方向：起偏器只能透过沿某个方向振动的光(电)矢量或光矢量振动沿该方向

7、的分量，这个透光方向称为起偏器的偏振化方向或起偏方向。检偏：检验光线的偏振化程度透光轴：偏振器允许透过的光矢量方向.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.....起偏器检偏器自然光

8、线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化两偏振片的偏振化方向相互垂直光强为零.....检偏器自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，