橢圓偏振光和圓偏振光偏振光的干涉

1、右旋圓右旋圓偏振光偏振光右旋橢圓右旋橢圓偏振光偏振光 y yx z傳播方向傳播方向 /2x某時刻右旋圓偏振光某時刻右旋圓偏振光E E隨隨z z的變化的變化E 01. 圓偏振光和橢圓偏振光圓偏振光和橢圓偏振光 17-17 橢圓偏振光和圓偏振光橢圓偏振光和圓偏振光 偏振光的干涉偏振光的干涉橢圓偏振光橢圓偏振光橢圓偏振光和圓偏振光橢圓偏振光和圓偏振光 1.1 橢圓偏振光和圓偏振光的獲得方法橢圓偏振光和圓偏振光的獲得方法 d雙折射晶片雙折射晶片C C 單色單色自然光自然光偏振片偏振片P P1 1偏振化方向偏振化方向光軸方向光軸方向橢圓偏振光橢圓偏振光)(20ennd透過雙折射晶片后，透過雙折射晶片后，

2、o o光和光和e e光的相位差為光的相位差為ko o光和光和e e光疊加后仍為線光疊加后仍為線偏振光；偏振光；ko o光和光和e e光疊加后成為橢圓光疊加后成為橢圓偏振光。偏振光。橢圓偏振光和圓偏振光橢圓偏振光和圓偏振光 1.2 波片波片( (又稱相位延遲片又稱相位延遲片) ) 波片波片是按一定要求切割（例如光軸平行于表面）是按一定要求切割（例如光軸平行于表面）的晶體薄片的晶體薄片。ydxAAoAe 線偏振光線偏振光光軸光軸 通過厚為通過厚為d d 的晶片，的晶片，o o、e e光產(chǎn)生相位差：光產(chǎn)生相位差： 2 dnnoeAAoAe 光軸光軸P 橢圓偏振光和圓偏振光橢圓偏振光和圓偏振光 從晶片

3、出射的是兩束傳播方相同、振動方從晶片出射的是兩束傳播方相同、振動方向相互垂直、頻率相等、相位差為向相互垂直、頻率相等、相位差為 的線偏振的線偏振光，它們合成為一束橢圓偏振光。光，它們合成為一束橢圓偏振光。,4 23,2 時為圓偏振光時為圓偏振光cossinAAAAeo o o光和光和e e光的振幅，與光的振幅，與晶片光軸和入射的晶片光軸和入射的線偏線偏振光振動方向振光振動方向的夾角的夾角 有關(guān)有關(guān)：橢圓偏振光和圓偏振光橢圓偏振光和圓偏振光 (1) (1) 四分之一波片四分之一波片24 dnnoe4 線偏振光線偏振光圓偏振光圓偏振光2 , 0 線偏振光線偏振光線偏振光線偏振光從線偏振光獲得橢圓或

4、圓偏振光（或相反）從線偏振光獲得橢圓或圓偏振光（或相反）240 ， 線偏振光線偏振光橢圓偏振光橢圓偏振光橢圓偏振光和圓偏振光橢圓偏振光和圓偏振光 (2) (2) 二分之一波片二分之一波片 2dnnoe使線偏振光振動面轉(zhuǎn)過使線偏振光振動面轉(zhuǎn)過2 2 角度。角度。 A0入入A0出出A入入A出出Ae入入= Ae出入出入光軸光軸橢圓偏振光和圓偏振光橢圓偏振光和圓偏振光 （3 3） 橢圓偏振光與圓偏振光的檢偏橢圓偏振光與圓偏振光的檢偏用四分之一波片和偏振片用四分之一波片和偏振片P P 可區(qū)分出可區(qū)分出入射光是入射光是 自然光或圓偏振光自然光或圓偏振光 部分偏振光或橢圓偏振光部分偏振光或橢圓偏振光d偏振片

5、偏振片P P光軸方向光軸方向入射光入射光波片41橢圓偏振光和圓偏振光橢圓偏振光和圓偏振光 四分之一波片四分之一波片圓偏振光圓偏振光自然光自然光自然光自然光線偏振光線偏振光 偏振片（轉(zhuǎn)動偏振片（轉(zhuǎn)動）線偏振光線偏振光 I I不變不變線偏振光線偏振光I I變變, , 有消光有消光以入射光方向?yàn)檩S以入射光方向?yàn)檩S 四分之一波片四分之一波片橢圓偏振光橢圓偏振光部分偏振光部分偏振光線偏振光線偏振光 偏振片（轉(zhuǎn)動）偏振片（轉(zhuǎn)動）線偏振光線偏振光I I變變, , 有消光有消光 部分部分偏振光偏振光光軸平行于最大光強(qiáng)或最小光強(qiáng)方向放置光軸平行于最大光強(qiáng)或最小光強(qiáng)方向放置光軸平行于橢圓偏振光的長軸或短軸放置光軸

6、平行于橢圓偏振光的長軸或短軸放置線偏振光線偏振光I I變變, , 無消光無消光橢圓偏振光和圓偏振光橢圓偏振光和圓偏振光 2. 偏振光的干涉偏振光的干涉2.1 2.1 偏振光干涉裝置偏振光干涉裝置d晶片晶片C C 偏振片偏振片P2 單色單色自然光自然光偏振片偏振片P1偏振化方向偏振化方向光軸方向光軸方向偏振化方向偏振化方向 P P1 1 的出射光為線偏振光，經(jīng)的出射光為線偏振光，經(jīng)C C 成為成為o o、e e 兩兩束偏振光，再經(jīng)束偏振光，再經(jīng)P P2 2 后，發(fā)生干涉后，發(fā)生干涉。2.2 2.2 偏振光干涉的分析偏振光干涉的分析（1 1） 振幅關(guān)系振幅關(guān)系P2P1CA1AeAoA2oA2e s

7、in1AAo cos1AAe 通過通過P P2 2 后，兩束光的振動方向平行，振幅為：后，兩束光的振動方向平行，振幅為： cossincos12 AAAoooeeAAAA212cossinsin 偏振光的干涉偏振光的干涉通過晶體通過晶體C C后的兩束光是相干光，相位差為：后的兩束光是相干光，相位差為：oecnnd 2此兩束光合成為一束橢圓偏振光。通過此兩束光合成為一束橢圓偏振光。通過P P2 2 后相位差為：后相位差為： oecnnd2（2 2）相位關(guān)系）相位關(guān)系), 2 , 1(,2122 knnkdkoe 相長干涉相長干涉相消干涉相消干涉 oennkdk )12(偏振光的干涉偏振光的干涉

8、若為單色光入射，且晶片若為單色光入射，且晶片d d不均勻，則屏上出不均勻，則屏上出 現(xiàn)等厚干涉條紋?，F(xiàn)等厚干涉條紋。 若為白光入射，有三種情況：若為白光入射，有三種情況： 如晶片如晶片d d 均勻，屏上由于某種顏色干涉相消，而均勻，屏上由于某種顏色干涉相消，而 呈現(xiàn)它的互補(bǔ)色，這叫（顯）色偏振呈現(xiàn)它的互補(bǔ)色，這叫（顯）色偏振。 如晶片如晶片d d不均勻，則屏上出現(xiàn)彩色條紋。不均勻，則屏上出現(xiàn)彩色條紋。如如 紅色相消紅色相消綠色；藍(lán)色相消綠色；藍(lán)色相消黃色。黃色。偏振光的干涉偏振光的干涉例題例題17-14 如圖所示，偏振片如圖所示，偏振片P1和和P2相互正交，當(dāng)相互正交，當(dāng)入射于偏振片入射于偏振

9、片P2的偏振光已是橢圓偏振光時，在視場的偏振光已是橢圓偏振光時，在視場E處的振幅如何？如果處的振幅如何？如果P2和和P1不相正交，則又如何？不相正交，則又如何？d晶片晶片C C 偏振片偏振片P2 單色單色自然光自然光偏振片偏振片P1偏振化方向偏振化方向光軸方向光軸方向偏振化方向偏振化方向偏振光的干涉偏振光的干涉解解 按題意按題意knnde)(2的的整整數(shù)數(shù)倍倍總總 所以所以它代表振幅為它代表振幅為A2e和和A2o兩相干線偏振光之間的相兩相干線偏振光之間的相位差，按同方向振幅的疊加，得合振幅為位差，按同方向振幅的疊加，得合振幅為總總）（cos222222222oeoeAAAAA 當(dāng)偏振片當(dāng)偏振片

10、 P1和和P2相互正交，相互正交，cossin122AAAoe偏振光的干涉偏振光的干涉211coscossin2)cos(22cossin總總）（總總AAA 如果如果P P1 1和和P P2 2不正交，設(shè)這時不正交，設(shè)這時P P2 2和晶片和晶片C C光軸光軸間的夾角為間的夾角為oeAA222所所以以，由由于于 例如例如eAA20 得得oAA22得得 由此可知，把偏振片由此可知，把偏振片P2旋轉(zhuǎn)一周在觀察透射光時，旋轉(zhuǎn)一周在觀察透射光時，我們將看到透射光強(qiáng)連續(xù)變化，但光強(qiáng)為零的位置并不我們將看到透射光強(qiáng)連續(xù)變化，但光強(qiáng)為零的位置并不可能出現(xiàn)?？赡艹霈F(xiàn)。偏振光的干涉偏振光的干涉 例題例題17-1

11、5 如圖所示，偏振片如圖所示，偏振片P1和和P2相互正交，當(dāng)入射相互正交，當(dāng)入射于偏振片于偏振片P2的偏振光已是圓偏振光時，在視場的偏振光已是圓偏振光時，在視場E處的振幅處的振幅矢量的量值如何？如果矢量的量值如何？如果P2和和P1不相正交，則又如何？不相正交，則又如何？ 解解 按題意知按題意知為為整整數(shù)數(shù)kknnde,2,2)(2d晶片晶片C C 偏振片偏振片P2 單色單色自然光自然光偏振片偏振片P1偏振化方向偏振化方向光軸方向光軸方向偏振化方向偏振化方向偏振光的干涉偏振光的干涉414cosAAAeo ，并并且且如果偏振片如果偏振片P P1 1和和P P2 2相互正交，則由上題結(jié)果可得相互正交

12、，則由上題結(jié)果可得振幅為振幅為1222441coscossin2AAA 如果偏振片如果偏振片P1和和P2不相互正交，設(shè)不相互正交，設(shè)P2的偏振的偏振化方向與晶片化方向與晶片C光軸間的夾角為光軸間的夾角為 。這時。這時coscoscos412AAAeesincossin412AAAoo偏振光的干涉偏振光的干涉 所以此時視場所以此時視場E E處的振幅為處的振幅為122422122222222cos)cos(2AAAAAAAoeoe這一結(jié)果表明，當(dāng)圓偏振光入射于偏振片時，這一結(jié)果表明，當(dāng)圓偏振光入射于偏振片時，我們把偏振片旋轉(zhuǎn)一周而觀察透射光時，可看我們把偏振片旋轉(zhuǎn)一周而觀察透射光時，可看見透射光的

13、光強(qiáng)并不會有所變化。見透射光的光強(qiáng)并不會有所變化。 偏振光的干涉偏振光的干涉偏振光的干涉偏振光的干涉 若為單色光入射，且晶片若為單色光入射，且晶片d d不均勻，則屏上出不均勻，則屏上出 現(xiàn)等厚干涉條紋?，F(xiàn)等厚干涉條紋。 若為白光入射，有三種情況：若為白光入射，有三種情況： 如晶片如晶片d d 均勻，屏上由于某種顏色干涉相消，均勻，屏上由于某種顏色干涉相消，而呈現(xiàn)它的互補(bǔ)色，這叫（顯）色偏振而呈現(xiàn)它的互補(bǔ)色，這叫（顯）色偏振。 如晶片如晶片d d不均勻，則屏上出現(xiàn)彩色條紋。不均勻，則屏上出現(xiàn)彩色條紋。 如紅色相消如紅色相消綠色；藍(lán)色相消綠色；藍(lán)色相消黃色。黃色。 若為單色光入射，且晶片若為單色光入射，且晶片d d不均勻，則屏上出不均勻，則