大學物理教學課件：4-8偏振

§4光的雙折射提綱?光的雙折射現(xiàn)象?尋常光（O光）和非常光（e光）?用惠更斯原理解釋光的雙折射現(xiàn)象?雙折射現(xiàn)象的應用§5橢圓偏振光、圓偏振光、偏振光的檢驗?橢圓偏振光、圓偏振光的產(chǎn)生??渥拉斯頓棱鏡??尼科耳棱鏡??二向色性人造偏振片??波晶片作業(yè)：3-12、3-141§4光的雙折射?光的雙折射現(xiàn)象SS’方解石晶體實驗二在各向同性的介質中S’是點物S的象天然的方解石晶體是雙折射晶體實驗一雙折射現(xiàn)象折射現(xiàn)oe入射光束晶體觀察屏當晶體旋轉時實驗三2AB方解石晶體的三個棱邊與其光軸成等角MM’N’N沿光軸方向入射的光束，通過晶體不分為兩束光，仍沿入射方向行進。它是一個特征方向。具有一個光軸的晶體，稱為單軸晶體。例如：方解石、石英等。具有兩個光軸的晶體，稱為雙軸晶體。例如：云母、硫黃等。光軸光軸3*若沿光軸方向入射，O光和e光具有相同的折射率和相同的波速，因而無雙折射現(xiàn)象。?

尋常光（O光）和非常光（e光）??

尋常光：對于晶體一切方向都具有相同的折射率（即波速相同），且在入射面內(nèi)傳播，簡稱它為O光。??

非常光：它的折射率（即波速）隨方向而變化，并且不一定在入射面內(nèi)傳播，簡稱為

e

光。

O光振動方向垂直于該光線（在晶體中）與光軸組成的平面。

e

光振動方向平行于該光線（在晶體中）與光軸組成的平面。*若光軸在入射面內(nèi)，實驗發(fā)現(xiàn)：O光、e光均在入射面內(nèi)傳播，且振動方向相互垂直。4?

用惠更斯原理解釋光的雙折射現(xiàn)象惠更斯原理：O光在晶體內(nèi)任意點所引起的波陣面是球面。即具有各向同性的傳播速率。e

光在晶體內(nèi)任意點所引起的波陣面是旋轉橢球面。沿光軸方向與O光具有相同的速率。e光波面O光波面光軸方向負晶如方解石CaCO3e光波面O光波面光軸方向正晶如石英SiO25

e光在垂直于光軸方向上的傳播速率，在該方向的折射率。

e光在其它方向上的折射率在之間。凡屬，即晶體稱為負晶。凡屬，即晶體稱為正晶。方解石1.48641.6584石英1.55341.5443對波長為589.3納米的鈉黃光為簡略以下使用6??平行光傾斜入射，光軸在入射面內(nèi)，光軸與晶體表面斜交光軸AFEeO?eO?如果光軸不在入射面內(nèi)，球面和橢球面相切的點，就不會在入射面內(nèi)，則O光、e光振動方向并不相互垂直。7??平行光垂直入射，光軸在入射面內(nèi)，光軸與晶體表面斜交光軸AEO?eBF’E’?F出射兩束偏振方向相互垂直的線偏光8??平行光垂直入射，光軸在入射面內(nèi)，光軸平行晶體表面光軸AE?eBF’E’?FO具有相互垂直的偏振方向出射光沿同方向傳播9?

雙折射現(xiàn)象的應用??尼科耳棱鏡ACNM光軸在ACNM平面內(nèi)方向與AC成480，入射面取ACNM面?兩塊特殊要求加工的直角方解石，如圖：加拿大樹膠的折射率n=1.55，O光入射角大于其臨界角arcsin(1.55/1.658)=69012’，被全反射，在CN處為涂黑層所吸收。出射偏振方向在ACNM平面內(nèi)的偏振光。e?760O方解石的折射率n0=1.658,22068010??渥拉斯頓棱鏡??eO兩塊直角方解石光軸相互垂直，如圖：ABDCO方解石????光從光密到光疏折射光要偏離法線e??在棱鏡BCD中，傳播的O光和e光波面與入射面相截成兩個同心圓。eOO光振動垂直于光線和光軸組成的平面。e

光振動平行于光線和光軸組成的平面。11??二向色性人造偏振片二向色性晶體也具有各向異性、雙折射的特點，同時有選擇吸收的性能。例如，電氣石對O光的吸收能力特別強，結果就只剩下e光穿出晶體。12??波晶片（波片）厚度為d,光軸與兩個表面平行的雙折射晶體薄片稱為波片。當自然光垂直入射時，由晶體出射的是振動方向相互垂直的線偏振光，它們沿原入射方向同向傳播，但傳播速度不同。對于方解石晶體e光比O光快。對于石英晶體e光比O光慢。?eO光軸d?石英13O光和e光兩者到達波片的另一表面時，必然有相位差。設為O光超前于e光的相位，則其光程差為：*若O光和e光的相位差為：，光程差是波長的整數(shù)倍。該波片稱為波長片或全波片*若O和e光相位差為，光程差是半波長的奇數(shù)倍。稱為二分之一波長片或半波片。則則?eO光軸d?石英14*若O和e光相位差為，光程差是半波長的奇數(shù)倍。稱為二分之一波長片或半波片。稱為四分之一波長片。則則波片的作用是使通過它的O光和e光有相位上的改變，因此也稱為相位延遲器。在偏振光分析中有著獨特的作用。*若O光和e光的相位差為：，光程差是波長的整數(shù)倍。該波片稱為波長片或全波片。方解石*若O和e光相位差為，光程差是波長的奇數(shù)倍。15§5橢圓偏振光、圓偏振光、偏振光的檢驗?

橢圓偏振光、圓偏振光的產(chǎn)生橢圓偏振光和圓偏振光都是完全偏振光，均可等效為兩個具有恒定相位差、相同振動頻率、振動方向相互垂直的線偏振光。波片可以將垂直入射的線偏光分解成同頻率、相互垂直振動的O光和e光，它們沿同一方向傳播，如圖。?e?O光軸d波片厚度d決定O光、e光恒定相位差的大小。因此，可用波片來產(chǎn)生橢圓偏振光、圓偏振光或改變?nèi)肷涞钠駪B(tài)。16自然光線偏振光偏振片M晶片C橢圓偏振光C'CMAM'?

實驗裝置M是起偏器，經(jīng)它可從自然光中獲得垂直射向波片C的線偏光。波片C光軸平行于晶體表面，透振方向與光軸方向之間的夾角O光和e光的相位差為：17M是起偏器，經(jīng)它可從自然光中獲得垂直射向波片C的線偏光。波片C光軸平行于晶體表面，透振方向與光軸方向之間的夾角垂直射入波片的線偏光，分解成O光其振動方向垂直于入射面，垂直光軸；分解成的e光振動方向平行于入射面，平行于光軸。入射波片的線偏光的振幅??18若C為1/4波片，即=/2，且若=450，則從C出射圓偏振光若