大學(xué)物理：光學(xué) 光的偏振 Opt.3

1、PAGE 第24章 光的偏振(Polarization of light)1光的偏振狀態(tài)光的偏振證明了光的橫波性。一.線偏振光 1.線偏振光：光波中的光矢量(E)只沿單一方向振動(dòng)的光稱作線偏振光 (linear 面對(duì)光的傳播方向看E播傳方向振動(dòng)面xo (a) (b) 線偏振光的振動(dòng)方向 polarized light)。2.振動(dòng)面：由光矢量的振動(dòng)方向和光的傳播 方向組成的面。光矢量在振動(dòng)面內(nèi)線偏振光又稱平面偏振光3.線偏振光的分解：線偏振光的光振動(dòng)可沿 EEyExyxo線偏振光的分解 兩個(gè)相互垂直的方向分解。 Ex = E cos Ey = E sin 依賴于x, y方向的選取。 思考：分解后

2、的兩振動(dòng)相位關(guān)系如何?光振動(dòng)垂直板面線偏振光的表示法 光振動(dòng)平行板面4.線偏振光的表示法 二.自然光(非偏振光) 1.普通光源發(fā)光的是自然光普通光源各原子發(fā)光是獨(dú)立的，所發(fā)波列 的振動(dòng)方向間沒(méi)有必然的關(guān)系(振動(dòng)方向 隨機(jī))。光波中包含了所有方向的橫振動(dòng)，沒(méi)有 優(yōu)勢(shì)方向。所以普通光源所發(fā)的光自 然光(natural light)又稱非偏振光 (nonpolarized light，unpolarized light)。 各方向振動(dòng)間沒(méi)有必然的相位關(guān)系，不 能相互抵消。(a)自然光(b)自然光的分解自然光及其分解 2.自然光的分解自然光的光振動(dòng)可分解為兩個(gè) 振動(dòng)方向相互垂直的、 振幅相等的、 無(wú)固

3、定相位差的振動(dòng)。一束自然光可分解為兩束 振動(dòng)方向相互垂直的、 等幅的、不相干的 線偏振光。Ex = Ey 與x、y方向選擇無(wú)關(guān)?？偣鈴?qiáng) I = Ix + Iy 非相干疊加 Ix = Iy = (1/2)I自然光的表示法 3.自然光表示法 三.部分偏振光(partial polarized light)1.部分偏振光 部分偏振光是彼此無(wú)固定相位關(guān)系、振動(dòng) 方向任意、不同方向上振幅不同的大量光 振動(dòng)的組合。 2.部分偏振光的分解(b)部分偏振光的分解(a)部分偏振光 部分偏振光及其分解 可分解為兩束 振動(dòng)方向相互垂直的、 振幅不等的、 無(wú)固定相位差的 線偏振光3.部分偏振光的表示 部分偏振光的表示

4、法 4.偏振度(degree of polarization)對(duì)于上述部分偏振光，其偏振度可如下定 義：讓光束垂直入射到偏振片(見(jiàn)后)上， 以光束傳播方向?yàn)檩S，旋轉(zhuǎn)偏振片，測(cè)出 透過(guò)偏振片的最大光強(qiáng)Imax和最小光強(qiáng)PImax - IminImax + Imin Imin ，則偏振度為 線偏振光(屬完全偏振光) P = 1 自然光(非偏振光) P = 0 部分偏振光 0 P e (正常光速度大) (no o ， (ne e)otet光軸 負(fù)晶體 (oe)子波源正晶體、負(fù)晶體中o光和e光的子波面 在光軸的方向上，兩種子波面相切三.惠更斯作圖法單軸晶體，以負(fù)晶體(o ne(1.4864)| 振動(dòng)在

5、左棱鏡中是o光， 它由光密光疏(膠)，且入射角臨界角 在交界面處全反射，并被涂層吸收。 振動(dòng)在左、右棱鏡中都是e光，它由光疏光密，不會(huì)全反射而折射進(jìn)入樹(shù)膠，進(jìn)而通過(guò)第二個(gè)棱鏡。該棱鏡的作用是使e光不偏離入射方向，從而不受棱鏡旋轉(zhuǎn)的影響。12方解石方解石沃拉斯頓棱鏡 (2)沃拉斯頓棱鏡由兩方解石直角 棱鏡膠合而成 (方解石n0ne )由自然光可得兩 束分開(kāi)的線偏振光。思考：“|”振動(dòng)的光在1中是什么光？在2中 是什么光？“|”振動(dòng)的光從12， 是從光疏(密) 光密(疏)？“|”振動(dòng)的光從12， 是折向法線，還是折離法線？“|”振動(dòng)的光從2空氣時(shí)，折向何方？ydxAoe線偏振光光軸晶片 同樣再分析

6、“”振動(dòng)的光的情況。二.晶體相移器件1.晶片-位相延遲片結(jié)構(gòu)：是光軸平行 表面的晶體薄片。作用：通過(guò)厚為 d的晶片，o、e光產(chǎn)生光程差為 |no-ne|d2| = |no-ne|d相位差為 AAoAe光軸P 晶片對(duì)光的分解 一束線偏振光正入射到晶片上，分解為 o光和e光 o、e光振幅關(guān)系： A0 = Asin Ae = Acos從晶片出射的是兩束 傳播方向相同、 振動(dòng)方向相互垂直、 振幅分別為Ao和Ae的、 相位差為的 線偏振光。 2.波(晶)片：有特定厚度的晶片對(duì)某個(gè)波長(zhǎng)而言，當(dāng)o、e光在晶片中 的光程差為 的某個(gè)特定倍數(shù)時(shí)，這樣的 晶片(有特定厚度)叫波晶片，簡(jiǎn)稱波片。(1)四分之一波片(

7、quarter-wave plate) |no-ne|d = /4， | = /2 (2)二分之一波片(halfwave plate) |no-ne|d = /2， | = (3)全波片： |no-ne|d = ， | = 2 它對(duì)波長(zhǎng)的光實(shí)際上沒(méi)有相位延遲作用 (位相延遲了2)。但當(dāng)白光入射時(shí)，它對(duì) 其它波長(zhǎng)的光有相位延遲作用。* 快軸和慢軸 習(xí)慣上，把上圖中x軸、y軸中的一個(gè)叫 快軸，另一個(gè)叫慢軸。光矢量沿快軸的那束光傳播的快 (大)； y(慢軸)x(快軸)oe快軸和慢軸 沿慢軸的那束光傳播的慢。正晶體 負(fù)晶體(請(qǐng)自己畫(huà)) 6 圓偏振光 橢圓偏振光一.圓偏振光和橢圓偏振光(circalar

8、 polarized light & elliptic polarized light)1.圓偏振光和橢圓偏振光在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)， 光矢量按一定頻率旋轉(zhuǎn)(左旋或右旋)、 光矢量的矢端軌跡是個(gè)圓的光稱 圓偏振光；軌跡是橢圓的稱橢圓偏振光 圓、橢圓偏振光都是完全偏振光 右旋圓偏振光右旋橢圓偏振光 圓偏振光與橢圓偏振光 (偏振度P = 1) *規(guī)定：面對(duì)光的傳播方向看，光矢量順時(shí)針轉(zhuǎn)的稱右旋圓(或橢圓)偏振光某時(shí)刻t右旋圓偏振光 E隨z的變化 0 y yx z傳播方向 / 2xE光矢量逆時(shí)針轉(zhuǎn)的稱左旋圓(或橢圓)偏振光 2.圓(橢圓)偏振光的分解(1)圓偏振光的分解圓偏振光的光矢量可分解

9、為兩個(gè)垂直 的光振動(dòng) Ex = Acost Ey = Acos(t /2) 式中 取 + /2， Ey領(lǐng)先， 右旋 取 - /2， Ey落后， 左旋一束圓偏振光可分解為兩束傳播方向相同的、 振動(dòng)方向垂直的 振幅相等的、yxExEyEExyExEy 圓偏振光與橢圓偏振光的分解 (a) 圓偏振光的分解(b) 橢圓偏振光的分解 相位差是/2的 線偏振光。(2)橢圓偏振光的分解 Ex=Axcost Ey=Aycos(t+) 0， 右旋 0， 左旋 = /2，正橢圓Ax = Ay 且 = /2 ， 橢圓 圓Ax= 0或Ay= 0或 = 0, ， 橢圓 直線 思考：只用一塊偏振片能否區(qū)分 圓偏振光 和 自

10、然光？能否區(qū)分 橢圓偏振光 和 部分偏振光 (由自然光和線偏振光混合而成的) ？二.橢圓偏振光和圓偏振光的獲得(起偏)1.橢圓偏振光的獲得由前，一束線偏振光通過(guò)一晶片后可分解 為兩束傳播方向相同的 振動(dòng)方向垂直的 振幅為Ao = Asin、 Ae = Acos的| = |no-ne|d2 相位差 的線偏振光。 A晶片橢圓偏振光線偏振光光軸 橢圓偏振光的獲得 xyAoAe 合成后即為一束橢圓偏振光。 2.圓偏振光的獲得上圖中，若 = 45 且晶片是 /4 片 則出射光為圓偏振光。圓偏振光起偏器P45/4片自然光圓偏振光圓起偏器線偏振光偏振片 圓偏振光的獲得 A0入A0出A入A出Ae入= Ae出入

11、光軸 1/2波片對(duì)線偏振光的旋轉(zhuǎn)作用 三.偏振光通過(guò)波片后偏振狀態(tài)的變化1.線偏振光(1)通過(guò)/2片 線偏振光通過(guò) 1/2波片后仍為線偏振光， 振動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)了2角，為什么? (2)通過(guò)1/4波片 線偏振光通過(guò)1/4 波片 若 = 0、90 線偏振光 = 45 圓偏振光 = 0 = 90/4片/4片 = 0、90 時(shí)線偏振光通過(guò)波片 仍為線偏振光 為其他值 橢圓偏振光(正橢圓) 思考:當(dāng) = 0、90，而波片為1/2波片， 情況如何？2.圓偏振光思考：右旋圓偏振光經(jīng)1/4波片(負(fù)晶體)，?yyxx 出射光是什么偏振光？ 1/4波片(負(fù)晶體)右旋圓偏振光 思考題用圖 3.橢圓偏振光若橢圓偏振光經(jīng)1

12、/4波片，且波片的光軸 和橢圓的主軸之一重合，則出射光為線偏 振光。 請(qǐng)思考為什么并畫(huà)出振幅矢量圖。若光軸與橢圓主軸不重合，出射光仍為橢小結(jié)： 自然光自然光橢圓偏振光線偏振光(光軸與 主軸重合)圓偏振光線偏振光線偏振光線偏振光( =0, 90)圓偏振光( =45)橢圓偏振光(正橢圓)四分之一波片 1/4波片的作用 圓偏振光。 四.橢圓與圓偏振光的檢偏 擴(kuò)展一些，設(shè)待檢光可能是 線偏振光、 部分偏振光(線 +非)、 圓偏振光、 橢圓偏振光、 自然光 五種情況。偏振片(并轉(zhuǎn)動(dòng))線偏振光 I變、有消光圓偏振光自然光I不變部分偏振光 (線+非) I變、無(wú)消光橢圓偏振光 圓與橢圓偏振光的檢偏(a) 1.

13、讓各種光通過(guò)偏振片(并轉(zhuǎn)動(dòng))五種情況分成了三組，線偏振光已被檢出。四分之一波片 偏振片 (并轉(zhuǎn)動(dòng))自然光圓偏振光自然光I不變線偏振光有消光橢圓偏振光線偏振光*有消光部分偏振光部分偏振光I變無(wú)消光 圓與橢圓偏振光的檢偏(b) 2.再用1/4波片 + 偏振片(區(qū)分后兩組)* 波片光軸與橢圓主軸重合思考：如何區(qū)分由自然光和橢圓偏振光組成的部 分偏振光與由自然光和線偏振光組成的部 分偏振光？如何區(qū)分由自然光和圓偏振光組成的部 分偏振光與自然光？7 偏振光的干涉一.偏振光干涉裝置丙區(qū)甲區(qū)乙區(qū)d 單色自然光I0P1P2C 偏振光干涉裝置 P1 P2：兩偏振片正交(透振方向垂直) C ：晶片 單色自然光入射

14、，光強(qiáng) I0二.偏振光干涉的分析1.各區(qū)光振動(dòng)分析(1)甲區(qū)： 線偏振光， 振幅A1 光強(qiáng) I1 = (1/2)I0P2P1CA1AeAoA2oA2e偏振光干涉 的振幅矢量圖 (2)乙區(qū)： 兩束線偏振光傳播方向一致 振動(dòng)方向垂直 振幅 Ao=A1sin Ae=A1cos |c|= |no-ne|d2相位差(由晶片產(chǎn)生) 乙區(qū)也可以看作是一束橢圓偏振光。若晶片無(wú)吸收， 乙區(qū)光強(qiáng) = 甲區(qū)光強(qiáng)(3)丙區(qū)：兩束線偏振光傳播方向一致振動(dòng)方向沿同一直線振幅 A2o = Ao cos = A1 sin cos A2e = Ae sin = A1 cos sin可見(jiàn)，由于P1 P2， 有 A2o = A2e

15、相位差 = c + * 附加相位差由振幅矢量圖的投影關(guān)系知，A2o 和A2e的正方向相反，有附加相位差 若P1、P2夾角小于，則無(wú)附加相位差。 丙區(qū)的兩束線偏振光滿足了相干三條件， 從而可以發(fā)生干涉。 2.干涉光強(qiáng)公式丙區(qū)光強(qiáng)由A丙2=A2o2 + A2e2 + 2A2oA2ecosI= A12sin22 sin2( )c2 將A2o、A2e、 代入可得 (I 指 P1 P2時(shí)丙區(qū)的光強(qiáng))討論：1. I 和 及 c 有關(guān)(1)若 一定，當(dāng)c = 0, 2,時(shí)(此時(shí)C是全波片)， 減弱 I= 0思考：為什么相位差為偶數(shù) ，卻減弱?c = , 3,時(shí)(C是半波片)， 加強(qiáng) I = A12sin2(

16、2) (極大值)(2)若d一定(c一定)，當(dāng) = 0, /2, , 3/2, 2時(shí) I = 0 (消光) = /4, 3/4, 5/4, 7/4時(shí)/2亮亮亮亮 = 03/2 I隨角的變化 I = A12sin2(c/2) (極大值) (3)綜合以上兩方面， 當(dāng) = /4, 3/4, 5/4, 7/4 , 且 c = , 3,時(shí) (C是半波片) ， I = A12=I1 (最大值)思考：從概念上思考，為什么此情形下光 強(qiáng)最大且等于I1 ?2.若晶片厚度d不均勻(仍為單色光入射)， 石英劈尖的偏振光干涉條紋則屏上出現(xiàn)等厚干涉條紋。3.當(dāng)P1 | P2時(shí)(透振方向平行)可得(請(qǐng)自證)I| = A12

17、1 sin22 sin2( )c2 I= A12sin22 sin2( )c2前已求出且因 A12=I1 (甲區(qū)光強(qiáng)) 可見(jiàn) I| = I1 - I (兩情況下光強(qiáng)互補(bǔ))三.色偏振 若白光入射，把白光看作由1,2,i, 等波長(zhǎng)的光組成。I色 = i(A12)isin22sin2( )ci21. I色 ci = (no-ne)d2i 若晶片厚度d一定，則 ci 對(duì)某些波長(zhǎng) 適合加強(qiáng)條件，對(duì)另一些波長(zhǎng)適合減弱條 件，于是屏上出現(xiàn)彩色色偏振。若晶片厚度d不均勻，則屏上出現(xiàn)彩色條 紋。I色| = i(A12)i1- sin22 sin2( )ci2 2. I色|= i(A12)i - i(A12)is

18、in22 sin2( )ci2 I色| = I(甲區(qū)白光) I色 說(shuō)明：當(dāng)白光入射時(shí)，P1P2時(shí)，若屏上顯某種色光P1| P2時(shí)，則屏上顯示它的互補(bǔ)色應(yīng)用：色偏振是檢驗(yàn)材料有無(wú)雙折射效應(yīng)的靈敏方法，用顯微鏡觀察各種材料在白光 下的色偏振，可以分析物質(zhì)內(nèi)部的某些結(jié) 構(gòu)偏光顯微術(shù)。練習(xí)：(1)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一右旋圓偏振光起偏器(由自然光產(chǎn)生右旋圓偏振光)。(2)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一裝置，該裝置可使右旋圓偏振光順利通過(guò)，而左旋圓偏振光無(wú)法通過(guò)。 8人工雙折射人工雙折射是用人工的方法造成各向異性。P1P2dFSF干涉有機(jī)玻璃應(yīng)力雙折射 一. 應(yīng)力雙折射 應(yīng)力雙折射效應(yīng)(stress birefringence) 也叫光彈

19、效應(yīng)oelastic effect)應(yīng)力各向異性各向不同n各向不 |no - ne| = k( )FS 同，在一定應(yīng)力范圍內(nèi)： = kd( ) + | = |no - ne|d + 22FS若 F/S變 變 干涉情況變。若各處 F/S 不同各處不同出現(xiàn)干涉條紋。演示：玻璃紙厚度不同的色偏振 實(shí)例：玻璃、塑料若退火不好，則有應(yīng)力凝 固在內(nèi)，從而會(huì)產(chǎn)生各向異性，有雙折射 發(fā)生。演示：應(yīng)力雙折射 二.電光效應(yīng)(electro-optic effect)電光效應(yīng)(electro-optic effect) 也叫電致雙折射效應(yīng)。1.克爾效應(yīng)l+-4545P1P2克爾盒 克爾效應(yīng) 克爾效應(yīng)(Kerr Ef

20、fect)(1875年)盒內(nèi)充某種液體常用硝基苯(C6H5NO2)加電場(chǎng)液體呈單軸晶體性質(zhì)， 光軸E P2通光； 不加電場(chǎng)液體恢復(fù)各向同性 P2不通光(因P1P2)。 |no - ne| = kE2 二次電光效應(yīng) E電場(chǎng)強(qiáng)度，k克爾常數(shù) 硝基苯(C6H5NO2) k = 1.4410-18 m2/V2應(yīng)用：可做光開(kāi)關(guān)(響應(yīng)時(shí)間10-9s)，用于 高速攝影、激光通訊、光速測(cè)距克爾盒有很多缺點(diǎn)：硝基苯有毒，易爆炸，需極高純度和高電壓，故現(xiàn)在很少用。3.泡克爾斯效應(yīng)晶體+。-P1P2KK泡克爾斯盒 泡克爾斯效應(yīng) 泡克爾斯效應(yīng)(Pockels Effect)(1893年)圖為縱向裝置(光傳播方向與電場(chǎng)

21、平行)， P1P2；電極K、K透明；晶體是單軸晶 體，光軸沿光傳播方向(不加電場(chǎng)時(shí)，無(wú) 雙折射)。 加電場(chǎng)晶體變雙軸晶體原光軸方向附加了雙折射效應(yīng)。p = n03rV2晶體中的相位差 線性電光效應(yīng)noo光在晶體中的折射率；V電壓；r電光常數(shù)，KDP晶體(磷酸二氫鉀，KH2PO4) r = 10.6 10-12 m/V 應(yīng)用：用作超高速開(kāi)關(guān)(開(kāi)關(guān)響應(yīng)時(shí)間 nL (即R L)則在出射面上， R = -( )nRd 02 L = -( )nLd |L|由圖示，有 = (1/2) |R| + |L| - |L| = (1/2) |R| - |L| = (-1/2) R - L = (/)(nR - n

22、L)d = (nR - nL) 令 旋光率 = d由上式看出，nR nL時(shí)， 0，即振動(dòng)面向左旋(對(duì)著光看)。注：教材B版P263圖24.34(c)屬nR L)，右旋情形。三.量糖術(shù)對(duì)溶液 = cd c = 溶液的旋光率 c 溶液的濃度 溶液的比旋光率據(jù)此可制成“量糖計(jì)”(saccharimeter)，并發(fā)展為“量糖術(shù)”。應(yīng)用：測(cè)量溶液濃度 ； 分析化工產(chǎn)品、藥 劑中的左、右旋光異構(gòu)體的成分，。 P2P1旋光物質(zhì)：白糖水自然光I = 0演示：旋光效應(yīng)四.磁致旋光利用人工方法也可產(chǎn)生旋光性，其中最重 要的是磁致旋光(magnetic opticity)，也稱 為法拉第旋轉(zhuǎn)(Faraday rot

23、ation) ，是法 拉第1846年發(fā)現(xiàn)的。 旋轉(zhuǎn)的角度 = VdB d磁致旋光物質(zhì)B 磁致旋光現(xiàn)象 V：費(fèi)德?tīng)?Verdet)常量 V 104105 m-1T-1 水、二硫化碳、食鹽、乙醇等是磁致旋光物質(zhì)。對(duì)自然旋光物質(zhì)，振動(dòng)面的左旋或右旋是 由旋光物質(zhì)本身決定的，與光的傳播方向 無(wú)關(guān)；反射鏡入射光左旋反射鏡反射光左旋 自然旋光物質(zhì)的振動(dòng)面的旋轉(zhuǎn)方向和 光的傳播方向無(wú)關(guān) 對(duì)磁致旋光物質(zhì)，光沿B與逆B方向傳反射鏡入射光左旋磁場(chǎng)反射鏡反射光右旋磁場(chǎng) 磁致旋光物質(zhì)的振動(dòng)面的旋轉(zhuǎn)方 向和光的傳播方向有關(guān) 播，振動(dòng)面旋向相反。BPM用磁致旋光物質(zhì)制成的光隔離器 應(yīng)用：光隔離器 令 = 45，則2 =

24、90， 反射光不能通過(guò)偏振片P，從而消除了反 射光的干擾。 思考題：有哪些方法可使線偏振光的振動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)？畫(huà)出光路圖，并比較各種方法的不同。 第24章結(jié)束 波動(dòng)光學(xué)結(jié)束 本章小結(jié)一.基本概念1.光的偏振態(tài)：光波是電磁波，是橫波，光 矢量(E矢量)和光的傳播方向垂直。在垂 直于傳播方向的平面內(nèi)，光矢量有各種不 同的振動(dòng)狀態(tài)，這些振動(dòng)狀態(tài)稱為光的偏 振態(tài)。對(duì)于每種偏振態(tài)，其光矢量的振動(dòng) 方向?qū)τ趥鞑シ较蛴心撤N不對(duì)稱性。光的 偏振態(tài)可分為完全偏振光、自然光和部分 偏振光幾類。 (1)完全偏振光：完全偏振光有線偏振光，圓 偏振光和橢圓偏振光三種，其偏振度均為 1。線偏振光：光波中的光矢量(E)只沿單一

25、 方向振動(dòng)的光稱作線偏振光。由光矢量的 振動(dòng)方向和光的傳播方向組成的平面稱作 振動(dòng)面。因?yàn)榫€偏振光的振動(dòng)方向在振動(dòng) 面內(nèi)，故線偏振光又稱平面偏振光。 圓偏振光：在垂直于光的傳播方向的平面 內(nèi)，光矢量按一定的角速度旋轉(zhuǎn)( 左旋或 右旋)，光矢量大小不變，光矢量的矢端 軌跡是個(gè)圓，這樣的光稱作圓偏振光。橢圓偏振光：如果光矢量旋轉(zhuǎn)時(shí)，其大小 不斷改變，光矢量的矢端軌跡是個(gè)橢圓， 則稱作橢圓偏振光。(2)非偏振光：普通光源所發(fā)的光，其光波中包含了所有方向的橫振動(dòng)，沒(méi)有優(yōu)勢(shì)方向，這樣的光稱作非偏振光又稱自然光。 (3)部分偏振光：部分偏振光是完全偏振光與 非偏振光的混合(非相干疊加)。由線偏振光 和非偏

26、振光混合而得的部分偏振光即是彼 此無(wú)固定相位關(guān)系、振動(dòng)方向任意、不同 方向上振幅不同的大量光振動(dòng)的組合。 2.偏振度：部分偏振光中所包含的完全偏振 光的光強(qiáng)與部分偏振光的光強(qiáng)之比，稱作 部分偏振光的偏振度。 PIp + InIp強(qiáng)Ip 其中，Ip + In 部分偏振光的光強(qiáng)； In 部分偏振光中包含的非偏振光的光 強(qiáng)； Ip 部分偏振光中包含的完全偏振光的 光強(qiáng)?？梢?jiàn)，完全偏振光 P = 1 非偏振光 P = 0 部分偏振光0 P 1 對(duì)于由線偏振光和非偏振光混合而得的部 分偏振光，其偏振度也可如下定義：讓光 束垂直入射到偏振片上，以光束傳播方向 為軸，旋轉(zhuǎn)偏振片，測(cè)出透過(guò)偏振片的最PImax

27、 - IminImax + Imin 大光強(qiáng)Imax和最小光強(qiáng)Imin，則偏振度為3.與光在晶體中的雙折射有關(guān)的幾個(gè)概念：雙折射：一束自然光入射到各向異性媒質(zhì) 上時(shí)，在媒質(zhì)中有兩束折射光出現(xiàn)，這種 現(xiàn)象稱作雙折射。 尋常光和非尋常光：在雙折射的兩束折射 光中，遵守折射定律的一束，稱尋常光(o 光)； 另一束折射光不遵守折射定律，稱 作非尋常光(e光)。 光軸方向：是雙折射晶體內(nèi)的一個(gè)特殊方 向。具有一個(gè)光軸方向的晶體稱作單軸晶 體。主平面：晶體中光的傳播方向與光軸組成 的平面稱作主平面。o光(e光)的傳播方向 與光軸組成平面稱作o光(e光)的主平面。主截面：晶體表面的法線與晶體光軸構(gòu)成 的平面

28、。主折射率：o光的折射率no和ne(ne是真空中光速c與垂直于光軸方向上的 e光 傳播速度e的比值) 稱晶體的主折射率， 是雙折射晶體的重要參數(shù)。 正晶體和負(fù)晶體：在晶體中，如尋常光的 傳播速度比非尋常光的速度大，則此種晶 體稱作正晶體；反之稱作負(fù)晶體。二.基本規(guī)律1.馬呂斯定律：光強(qiáng)為I0的線偏振光通過(guò)偏 振片后，其光強(qiáng)I為： I = I0 cos2 為 入射線偏振光的光振動(dòng)方向與偏振 片的偏振化方向(透振方向)的夾角。 2.布儒斯特定律：當(dāng)一束自然光入射到兩種 媒質(zhì)的界面上，入射角i0滿足下面關(guān)系 時(shí)，則反射光是線偏振光(只有垂直入射tg i0 =n折n入 面的光振動(dòng)) 其中： i0布儒斯

29、特角或 起偏角 n入入射方媒質(zhì)的折射率 n折折射方媒質(zhì)的折射率 3.偏振光干涉的光強(qiáng)I= A12sin22 sin2( )c2當(dāng)兩偏振片的偏振化方向正交時(shí)： I| = A121 sin22 sin2( )c2當(dāng)兩偏振片的偏振化方向平行時(shí)： 4.色偏振：若白光入射，把白光看作由 1,2,i,等波長(zhǎng)的光組成。ci = (no-ne)dI色 = i(A12)isin22sin2( )ci22i當(dāng)兩偏振片的偏振化方向正交時(shí)： 當(dāng)兩偏振片的偏振化方向平行時(shí)：I色|= i(A12)i - i(A12)isin22 sin2( )ci2 即 I色| = I(甲區(qū)白光) I色 5.人工雙折射(1)應(yīng)力雙折射效應(yīng)(光彈效應(yīng)) |no - ne| = k( )FS(2)電致雙折射效應(yīng)(電光效應(yīng))克爾效應(yīng)(二次電光效應(yīng)) |no - ne| = kE2 泡克爾