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1、1,光的偏振(2),2,5.4 双折射现象,一.双折射现象,(透过方解石看字成双像),3,以入射线为轴转方解石,光点o不动， e 绕o转，用偏振片检验，二者都是偏振光， 且偏振方向互相垂直。,一束光入射到各向异性的媒质中分成 两束光的现象。,(演示),方解石,o,e,所以，利用双折射现象也可以获得线偏振光。,4,二.几个重要的概念,1.寻常光（o光）和非寻常光（e光）,寻常光（ordinarylight）：遵从折射定律,非寻常光（extra-ordinary light）：一般不遵从折射定律,折射线一般不在入射面内。,n1,n2,i,ro,re,(各向异 性媒质),自然光,o光,e光,5,2.
2、 晶体的光轴,当光在晶体内沿某个特殊方向传播时 不发生双折射，该方向称为晶体的光轴。,例.方解石晶体是由平行六面体构成的。六面体每个面都是钝角1020和锐角780的平行四边形，A点和B点是三个钝角的会合点，AB线与三条棱边的夹角相等。,6,如果将A或B磨平，使磨面与光轴垂直， 当光线垂直磨面入射时，无双折射现象。,实验发现AB的方向即光轴的方向。,7,只有一个光轴的晶体称单轴晶体，如方解石、石英,冰等；有两个光轴的晶体称双轴晶体,如云毋、硫磺，兰宝石等。（本章只讨论单轴晶体的双折射）,3.主平面和主截面,主平面：晶体中某条光线与晶体光轴构成的平面,称为该光线的主平面。,0光有0光的主平面； e
3、光有e光的主平面.,8,O 光振动其主平面;,实验表明:,e光振动在其主平面内,o光，e光的主平面可能重合，也可能不重合；,主截面：晶体表面的法线与晶体光轴构成的平面。,9,三.晶体的主折射率，正晶体、负晶体,o光的子波，各方向传播 的速度相同为v0，点波源波面为球面,振动方向始终垂直 其主平面.(如图),o光只有一个光速vo一个折射率no.,惠更斯研究双折射现象提出:在各向异性的 晶体中,子波源会同时发出o光、e光两种子波.,10,e光的子波,各方向传播的速度不同。,e光在平行光轴方向 上的速度与o光的速度 相同为v0;,点波源波面为旋转 椭球面,振动方向 始终在其主平面内. （如图）,e光
4、在垂直光轴方向 上的速度与o光的速度 相差最大，记为 ve， 其相应的折射率为 ne.,11,n0 ，ne称为晶体的主折射率.,正晶体：neno (ve vo)， 如石英、冰等。,负晶体：neno,(ve vo)， 如方解石、红宝石等。,12,下面以负晶体(ve vo) 为例:,1. 光轴晶体表面，自然光入射:,o, e在方向上虽没分开， 但速度上是分开的，仍 是两束光。 还是有双折射的。,四.晶体中光传播方向的惠更斯作图法：,在特殊情况下（入射面包含光轴或垂直 光轴），可以按惠更斯作图法在纸面上作图， 找出o光，e光的传播方向。,作图：-,13,若光轴垂直晶体表面， 还有没有双折射？,一快（
5、 e 光）一慢 (o光)两束光。,e光,o光的振动方向 如何？,方法：先找它们的 主平面。,o光 - 点 e光 - 道,14,2. 光轴晶体表面，且入射面，自然光斜入射,此种情况下，在 入射面（纸面）内， o光，e光都 满足折射定律，,作图：-,o光、e光的振动方向如何？,o光 -道；e光 - 点.,即,15,3. 光轴与晶体表面斜交，自然光 入射,这正是前面双折射现象演示中的双折射情形。,作图: -,o光、e光的振动方向如何？,注意:此时e光的波面不再与其传播方向垂直了。,16,五. 晶体偏振器件,1. 晶体的二向色性、晶体偏振器,某些晶体对o光和e光的吸收有很大差异， 这就是晶体的二向色性
6、.,例如,电气石对o光有强烈吸收，对e光吸收很弱，用它可产生线偏振光：(晶体偏振器),17,天然晶体偏振器尺寸不大，成本高。 现今广泛使用偏振片（人工使具有二向色性 的细微晶粒的光轴在塑料薄膜上定向排列）。,2. 偏振棱镜,偏振棱镜可得高质量的线偏振光。,但利用晶体二向色性获得的偏振光不够纯，强度也不大。,（书上的例子自学）,18, 例1. 格兰-汤姆逊偏振棱镜,光轴的取向使o光、e光对应的恰是主折射率no、 ne 。,no (1.6584)n (1.55)ne(1.4864),19,对第一个棱镜是e光，它绝大部分透射，并且 沿入射方向射出第二个棱镜，即为所要的 非常纯的线偏振光。(入射光可有
7、约10 0 范围内偏差).,no (1.6584)n (1.55)ne(1.4864),20, 例2.沃拉斯顿棱镜,光从棱镜1进入棱镜2时：o光(点)变e光光密光疏折射角入射角;e光(道)变o光,光疏光密折射角入射角，二者分开。,进入空气后,均是由光密光疏， 可得到进一步分开的二束线偏振光。,（偏光分束镜）,no (1.6584)n (1.55)ne(1.4864),21,5.5 椭圆偏振光和圆偏振光,一.椭圆偏振光和圆偏振光的获得,1.晶片：光轴平行表面的晶体薄片。,通过厚度为d的晶片， o、e光产生相位差：,它正是惠更斯作图法的例1(晶体中一快一慢),晶片也称为相位延迟器.,22,o、e光
8、振幅关系：,在晶体内, o、e光的振动方向如何?,先找主平面:,0光振动是其主平面; e光振动在其主平面内.,迎着光看,入射到晶片上的光振幅 可分解为o光和e光两个振幅如图.,有时常称光轴为e轴.,23,从晶片出射的是两束传播方向相同、振动 方向相互垂直、频率相等、有恒定相位差 的线偏振光，它们一般合成为一束椭圆偏振光.,当 时为圆偏振光。,2. 波（晶）片,对某个波长而言，当o、e光在晶片中的 光程差为的某个特定倍数时，这样的晶片 叫波晶片，简称波片。,所以, 椭圆(圆)偏振光可用 晶片来获得.,24, 四分之一波片,作用：从线偏振光获得(正)椭圆或圆偏振光 （或相反）,圆(o光,e光分量的
9、振幅相等),椭圆,线偏振光(只有平行于光轴的分量),线偏振光(只有垂直于光轴的分量),25,(正)椭圆或圆偏振光,经1/4波片为什么可以获得线偏振光呢?,因为(正)椭圆或圆偏振光的两个垂直分量 已经有了相位差/2, 经1/4波片以后,又有 /2的相位差,所以出来的就是相位差为 0或的线偏振光了., 二分之一波片,26,作用：可使线偏振光的振动面转过一个角度。,若入射点处线偏振光分解的o、e光同相则出射点处仍是线偏振光: o、e光反相, 若线偏振光入射时,出射光仍是线偏振光，只是振动方向转过2角.,当,若入射的是圆偏振光(已有/2),经1/2波片(又有 ),出来仍是圆偏振光,但是,左旋右旋,27,若入射的是椭圆偏振光,经 1/2 波片,出来仍是 椭圆偏振光,但是旋转的方向改变,而且椭圆的 长轴转过 2 角., 全波片：,它对波长为的光没有影响（相位延迟了2）。,但是对别的波长的光来说是有影响的.,28,二.椭圆与圆偏振光的检偏,用1/4 波片和偏振片 P 可区分出自然光和圆偏振光或部分偏振光和椭圆偏振光。,29,30,四分之一波片,偏振片（转动）,以入射光方向为轴,四分之一波片,偏振片（转动）,光轴平行最大光强或最小光强方向放置或光轴平行椭圆偏振光的长轴或短轴放置,31,光的偏振(2)结束,
