光學(xué)與原子物理2016秋

1、用反射和折射產(chǎn)生偏振光 布儒斯特定律上節(jié)小結(jié)尋常光線和非常光線反射光為線偏振光,振動方向垂直入射面.透射光仍為部分偏振光,只是光振動方向在平行入射面的分類占優(yōu)勢.反射光線與折射光線垂直.玻璃堆激光器布儒斯特窗：P波出射,S波被抑制.光的雙折射光軸 o光與e光都是線偏振光.e光：不是常數(shù),而且在一般情況下, e光也不在入射面內(nèi).光線在晶體內(nèi)沿著光軸方向傳播時不發(fā)生雙折射現(xiàn)象. 主截面：由光軸和晶體表面法線組成的平面.主平面:o光主平面: o光線與光軸組成的平面.e光主平面: e光線與光軸組成的平面.一般情況下, o光主平面與e光主平面不重合.但是,若入射面與晶體的主截面重合,則o 光和e光都在這

2、個平面內(nèi),即o光主平面,e光主平面和晶體主截面三者重合. o光矢量與o光主平面垂直,因而總是與光軸垂直；e光矢量在e光主平面內(nèi)，與光軸的夾角隨著光傳播的方向的不同而改變.由于一般情況下, o光主平面與e光主平面不重合,因此,o光矢量與e光矢量方向不互相垂直.當若入射面與晶體的主截面重合時,o光主平面和 e光主平面重合, o光矢量與o光矢量方向互相垂直.惠更斯對單軸晶體中雙折射現(xiàn)象的解釋o光波面為球面，e光波面為橢圓面.正晶體與負晶體光傳播的速度與光振動的方向有關(guān).O光e光O光e光光軸ACB惠更斯作圖法光軸方向球面與橢圓面相切. e光主折射率垂直光軸方向：若入射面與晶體的主截面重合， o光主平面

3、與e光主平面重合。光軸與晶體表面平行時,o光與e光傳播方向相同,但是, 傳播速度不同,存在光程差,位相差.主截面,o光主平面與e光主平面一般不重合.晶體光學(xué)器件格蘭棱鏡:用方解石制作.eo光軸oe負晶體本節(jié)要點波晶片橢圓偏振光以及產(chǎn)生光的吸收、色散和散射波晶片（位相延遲片）平面與光軸平行.光軸 o光與e光傳播方向相同,但是, 傳播速度不同,存在光程差,位相差.o光經(jīng)過的光程 e光經(jīng)過的光程 同一時刻兩束光在出射界面上的位相比入射界面上的位相上落后：o光 e光 這樣, o光比e光的位相多延遲 對于正晶體, 對于負晶體, 若 為整數(shù), 則稱波晶片為 片. 若 則稱稱波晶片為 片. 快軸 慢軸方解石

4、 :e光沿著光軸方向(x軸) 振動, 為快軸, 光軸快軸慢軸5-7 橢圓偏振光一、特點其中 o沿著垂直光軸方向(y軸)振動,稱為慢軸.石英光軸方向為慢軸. 光軸快軸慢軸對于光場每一P點,光矢量隨著以光的傳播方向為軸,以圓頻率內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運動；同時光矢量的大小也在變化,以致于光矢量在旋轉(zhuǎn)中端點描述一橢圓.為角速度在波面對于某個時刻,沿著光波傳播方向各點的光矢量構(gòu)成類似“螺旋形樓梯”的形狀.二、產(chǎn)生相互垂直振動合成考慮原點 其中 為位相差.合成光矢量可表示為以 為例 1234567810 1 1 0 0 0 0 1 一般情況為一般橢圓方程. 橢圓與邊長為 的矩形相內(nèi)切.左旋橢圓偏振光；右旋橢圓偏振光.

5、-象限直線；-象限直線； 左旋正橢圓偏振光；若 為左旋圓偏振光；右旋正橢圓偏振光； 若 為右旋圓偏振光(與自然光不同).用波晶片產(chǎn)生橢圓偏振光自然光通過偏振片產(chǎn)生線偏振光.線偏振光在波晶片中產(chǎn)生振向相互垂直的e光和o光，兩者傳播方向一致,但存在位相差. 射出晶片時位相差為因此, e光和o光合成橢圓偏振光. 5-12 光的吸收、色散和散射一、光的吸收光強式中和 分別為 和 處的光強. 稱為吸光系數(shù). 若與光波長無關(guān), 稱為一般吸收；若與光波長有關(guān), 稱為選擇吸收.吸收光譜：每一種物質(zhì)能選擇吸收的光波長是確定的.英國的化學(xué)家威廉海德沃拉斯頓是在1802年第一位注意到有一定數(shù)量的黑暗特征譜線出現(xiàn)在太

6、陽光譜中， 570條 。二、光的色散色散 色散率 正常色散：波長越長,折射率越??； 波長越長, 色散率越??；波長很長時, 色散率趨于0.柯西公式： 在波長變化范圍不大時,C=0反常色散：吸收波段, 一種物質(zhì)的全色散曲線正常色散區(qū)與反常色散區(qū)(吸收帶)相間分布構(gòu)成；相鄰兩個吸收帶之間,折射率下降,通過一個吸收帶時, 折射率急劇增大,而且隨著波長的增長,曲線總的趨勢不斷抬高,即A不斷加大；當 時,各種物質(zhì)的折射率都等于1；對于極短波, 折射率都小于1.在光從真空射向介質(zhì)表面時,若入射角大于臨界角,發(fā)生全反射;對于無線電長波波段,折射率將隨波長的增加而趨近一個恒定的極限值, 四、光的散射光的散射和不均勻性的關(guān)系分子的密度均勻當介質(zhì)足夠大,只要分子的密度均勻,入射光波與眾次波相干疊加結(jié)果,只剩下遵從幾何光學(xué)規(guī)律的關(guān)系,沿其余方向的光振動完全抵消.分子的密度不均勻當介質(zhì)小塊的尺度達到波長數(shù)量級, 各質(zhì)小塊的光學(xué)性質(zhì)不同,次波間存在差異. 眾次波相干疊加結(jié)果除