光學課件之五 全息照相簡介

1、1 光在晶體中的傳播光在晶體中的傳播(1)(1) 制作者：制作者： 贛南師范學院物理與電子信息學院贛南師范學院物理與電子信息學院： 王形華王形華 2第七章：光在晶體中的傳播 本章討論光在各向異性媒質(zhì)中的傳本章討論光在各向異性媒質(zhì)中的傳播，主要是晶體，對于光本身主要是它播，主要是晶體，對于光本身主要是它的偏振態(tài)的改變問題。的偏振態(tài)的改變問題。 1 雙折射一、雙折射現(xiàn)象和基本規(guī)律1、雙折射現(xiàn)象 同一束入射光射到晶體，折射后分成兩束光的現(xiàn)象稱為雙折射。（冰洲石：CaCO3，方解石的一種）32、o光和e光 一束平行光線照射到晶體表面，在晶體內(nèi)的兩條折射線中，一條總是符合普通的折射擊定律稱為尋常光o光，

2、而另一條卻常常違背它，稱之為非尋常光e光.（o光、e光只是在晶體里面有意義）43、晶體的光軸 在晶體中存在著一個特殊的方向，光線沿著這個方向傳播時，o光和e光不分開，這個特殊的方向稱為晶體的光軸。Note：光軸不是一條線，光軸不是一條線，而是一個方向而是一個方向。564、主截面 光線沿晶體的某界面入射，此界面的法法線與晶體的光軸線與晶體的光軸組成的平面，稱為主截面。5、雙折射光的偏振 用檢偏器考察從晶體射擊出的兩光束時，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其都是線偏振光，且兩束光的偏振方向相互垂直。二、單軸晶體中的波面1、單軸晶體、雙軸晶體（1）只有一個光軸方向的晶體稱為單晶體。 如：冰洲石、石英、紅寶石、冰等。7（2）

3、有兩個光軸方向的晶體，稱為雙晶體。 如：云母、蘭寶石、橄欖石、硫磺等。2、單晶體中光的波面（1）各向同性媒質(zhì)（2）各向異性媒質(zhì)（3）單軸晶體中，o光傳播規(guī)律與普通各向同性媒質(zhì)中一樣，沿各個方向的傳播速度v0相同，其波面是球面。e光沿各個方向的傳播速度不相同，沿光軸方向傳播速度與o光一樣，也是v0 ，沿垂直光軸方向的傳播速度是另一數(shù)值ve，沿其它方向傳播速度v介于v0與ve之間，其波面是一橢球面。893、主平面（1）晶體中某條光線與晶體光軸某條光線與晶體光軸構(gòu)成的平面，稱為主平面。（與主截面不是同一個面，主平面是為了用來說明o光、e光的偏振狀態(tài)而引入的。）（2）o光的偏振：電矢量的振動方向與主平

4、面垂直。（3）e光的偏振：電矢量的振動方向與主平面平行。4、主折射率 對于o光晶體的折射率no=c/ v0 ,但對e光，因為它不服從普通的折射定律，不能簡單地用一個折射率來反映它折射的規(guī)律。通常仍把真空光速c與e光沿垂直于光軸傳播時的速度ve之比也叫做它的折射率,用ne表示， ne=c/ve 10 主折射率： no=c/ v0 ne=c/ve115、負晶體、正晶體負晶體（冰洲石）: ve v0 no ne（內(nèi)切球）正晶體（石英）: ve v0 none （外切球）12三、惠更斯作圖法1、各向同性媒質(zhì)（1）畫出平行的入射光束，其與界面的交點為A、B。（2）作入射光波面AB，B到B 的時間為 t=

5、BB /c（3）以A為中心，vt為半徑在介質(zhì)內(nèi)作半園。（4）過B 點作半園的切線B A，切點為A ，BA 即為折射線波面。（5）連結(jié)A與A ，此即為折射線（方向）。132、單軸晶體負晶體ve v0主平面（1）、（2）與上相同。（3）沿光軸方向作出相應的球面和橢球面，在光軸處相切。（4）過B點作o光與e光的次波切面，得切點AO 與Ae 。（5）連結(jié)A AO 、 A Ae此即為折射線（方向）143、三種實例（1）光軸垂直于界面，光線正入射；主平面（ve v0 、 負晶體 、 無雙折射現(xiàn)象）15（2）光軸平行于界面，光線正入射；主平面（ve v0 、 負晶體 、存在雙折射現(xiàn)象）16（3）光軸垂直于入

6、射面，光線斜入射。（ve v0 負晶體 存在雙折射現(xiàn)象）17 2 晶體光學器件一、晶體偏振器 雙折射現(xiàn)象的重要應用之一是制作偏振器件。因為O光和e光都是100%的線偏振光。1、洛匈棱鏡負晶體（冰洲石）: ne no對于e光：光密光疏182、渥拉斯頓棱鏡o光:垂直主平面e光:平行主平面ne noe光o光光疏光密o光e光光密光疏o光e光193、尼科耳棱鏡 ne n no20ne n noo光 : 光密光疏，可以產(chǎn)生全反射e光 : 光疏光密，不可能產(chǎn)生全反射21尼科耳棱鏡的缺陷：（1）入射光束的會聚角不得過大，否則0光將不發(fā)生全反射，或e光與光軸的夾角變小，從而折射率變大，且投在剖面上的入射角也增大

7、。當入射線達到某一位置SeM時e光也會全反射掉。（2）入射擊光線上、下兩方的極限角 S0MS SMSe=14o，使用尼科耳棱鏡時，入射光束的會聚角不能超過此限。（3）由于加加拿大樹膠吸收紫外線，故尼科耳棱鏡對此波段不適用。22二、波晶片位相延遲片 用雙折射晶體除了可以制做偏振器外，另一個重要用途是制做波晶片。no=c/ v0 ne=c/ve波晶片厚度為do光：Lo= no do=2 nod/ e光：Le= nede=2 ned/ （負號表示位相落后，與前面的定義相反。）23o光相對于e光位相(落后): =oe=2 d（ne no ） / 1、四分之一波長片（ /4片） ： d（ne no ） = /4或 d（ne no ） = (2k+1) /4 （k=0、1、2、) = /2或= (2k+1) /2 （k=0、1、2、)242、二分之一波長片（ /2片） ： d（ne no ） = /2或 d（ne no ） = (2k+1) /2 （k=0、1、2、) = 或= k （k=0、1、2、)253、全波片： d（ne no ） = 或 d（ne no ） = k （k=0、1、2、) = 2 或= 2k （k=0、1、2、)264、以o光、e