主要内容§5.1 光的横波性及偏振态光的横波性及偏振态§5.2 双折射双折射§5.3 §5.3 §5.3 §5.3 光在晶体中的波面光在晶体中的波面光在晶体中的波面光在晶体中的波面§5.§5.§5.§5.４４４４ 光在晶体中的传播方向光在晶体中的传播方向光在晶体中的传播方向光在晶体中的传播方向§5.5 §5.5 §5.5 §5.5 偏振元件偏振元件偏振元件偏振元件§5.§5.６６ 椭圆和圆偏振光椭圆和圆偏振光§5.7 §5.7 偏振态的实验检定偏振态的实验检定§5.8§5.8§5.8§5.8 偏振光的干涉偏振光的干涉§5.9 §5.9 光的弹性效应和电光效应光的弹性效应和电光效应§§§§5.10 5.10 平面偏振光沿晶体光轴传播时振动面的旋光平面偏振光沿晶体光轴传播时振动面的旋光 §5.1 光的横波性及偏振态 一、偏振现象•上面一幅图是我们通常看到的照片，但是如果我们实际看到的却是下图的景象这是因为水面的光大部分是偏振光，拍照时我们可以通过特定的装置滤去偏振光而消除水面的强烈反光，从而拍摄到水下的景象。
•玻璃的反光也有同样的效果，如右图•偏振光在日常生活中普遍存在，只是因为人眼无法分辨而显得陌生•其实光滑的非金属表面在一定角度下反射形成的眩光就是偏振光 ；•蓝天在与太阳方向成90度的垂直方向散射的也是偏振光 二、偏振的定义•纵波（longitudinal wave）：波的振动方向与传播方向一致•横波（transverse wave）：波的振动方向与传播方向垂直区别：横波有偏振，纵波无偏振偏振偏振: : 波波的振动方向相对于传播方向的的振动方向相对于传播方向的不对称性不对称性区别: 横波有偏振,纵波无偏振. 电磁矢量均与光的传播方向垂直，光和物质的相互作用主要由电矢量决定光矢量指电矢量光波是横波 •在与传播方向垂直的二维空间里光矢量可以有各种不同的振动状态(偏振态)光的五种偏振态:1.自然光(非偏振光)2.平面偏振光(线偏振光)3.部分偏振光4.圆偏振光5.椭圆偏振光 1、 平面偏振光：（线偏振光）三、偏振态振动面振动面Z有确定的振动平面光矢量沿一固定方向振动图示法：图示法： 数学表达式:其中对任意方向振动的线偏振光可分解为两束对任意方向振动的线偏振光可分解为两束振动方向相互垂直、同位相的线偏振光振动方向相互垂直、同位相的线偏振光的叠加的叠加.。
2、 自然光：实验：普通光源，转动偏振片，都有光，且光强一样说明普通光源（太阳光、灯光、烛光等）各方向都有振动 XYZ（1）微观:每一原子发光每次发射的是一理想单色简谐波，各原子发光是随机的，其偏振方向、位相分布都是无规则的、彼此无关联的 （2）宏观:大量原子发光，那么入射光中包含了所有方向的横振动，迎着光看，振动方向对光的传播方向形成轴对称分布 原因: 自然光的特点自然光的特点: :A、光矢量振动分布呈现时间、空间均匀性B、自然光不是偏振光、大量原子的随机辐射掩盖了其偏振本性 C、哪个方向也不比其他方向更优越（演示实验）所以叫自然光把所有这些振动分解为两个互相垂直的分量（只要垂直，任意方向均可）xxy 自然光可看成是两振幅相同，振动方向相互垂直的非相干的平偏光的迭加 图示法：图示法： 3 、 线偏振光的获得：由一些选择性地吸收不同方向电矢量（称为由一些选择性地吸收不同方向电矢量（称为二向色性二向色性）的晶体做成的薄片的晶体做成的薄片它只允许特定方向（称为透振方向）的电矢它只允许特定方向（称为透振方向）的电矢量通过，可以用来量通过，可以用来制造或检验线偏振光制造或检验线偏振光(1)(1)偏振片：偏振片：如:电气石晶体，电矢与晶体光轴平行时，吸收小，与之垂直时，光被强烈吸收。
另一种硫酸碘奎宁晶体，比电气石好，但晶体小，可在拉伸后的赛璐璐基片上蒸镀一层奎宁晶体颗粒，基片应力使晶粒的光轴定向排列，便可得到较大面积的偏振片 起偏器检偏器：偏振片１的透振方向：偏振片２的透振方向 （2）马吕斯定律: I0PI马吕斯定律（马吕斯定律（1809））P表示偏振片的透振方向 自然光透过偏振片后光强减少一半！例1：将两偏片P1与P2共轴放置，用强度I1的自然光和I2的平偏光同时垂 直入射到P1上，从P2透出后又射到P2上 （1）P1放置不动，将P2以光线方向为轴转一周，光强如何变化？ （2）欲使光强最大，如何放置P1和P2？ ，则从P1出射的光解：设解：设解：设解：设P1P1P1P1、、、、P2P2P2P2的偏振化方向夹角为的偏振化方向夹角为的偏振化方向夹角为的偏振化方向夹角为 入射线偏振光振动方向与入射线偏振光振动方向与入射线偏振光振动方向与入射线偏振光振动方向与P1P1的偏振化方向夹角为的偏振化方向夹角为的偏振化方向夹角为的偏振化方向夹角为 对自然光：对自然光：对自然光：对自然光： 线偏振光：线偏振光：线偏振光：线偏振光：因因因因 和和和和 是非相干光是非相干光是非相干光是非相干光即观察到的光强随即观察到的光强随即观察到的光强随即观察到的光强随P P P P1 1 1 1的转动而周期性变化的转动而周期性变化的转动而周期性变化的转动而周期性变化时时时时 得到最大光强，须同时满足得到最大光强，须同时满足得到最大光强，须同时满足得到最大光强，须同时满足则则则则 先调先调先调先调 // , // ,同时转动同时转动同时转动同时转动 , . , .使透射光强达到最大使透射光强达到最大使透射光强达到最大使透射光强达到最大. .例：将一偏振片沿450角插入一对正交偏振器之间，自然光经过它们，强度 例：将一偏振片沿 角插入一对正交偏振器之间，自然光经过它们，强度 减为原来的百分之几？ P1P2P3I1I2 线偏振光通过旋转的检偏器，线偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化，有消光现象光强发生变化，有消光现象 自然光通过旋转的检偏器，光强不变。
自然光通过旋转的检偏器，光强不变 4、部分偏振光 部分偏振光部分偏振光是是自然光与自然光与线偏振光线偏振光的混合的混合部分偏振光部分偏振光部分偏振光的分解部分偏振光的分解部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直的、部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直的、不等幅的不等幅的、、不相干不相干的线偏振光的线偏振光表示法：表示法： （1）偏振度 垂直方向的最小光强 沿某一方向的最大光强当时,自然光当时,平偏光 部分偏振光(2) 部分偏振光是部分偏振光是自然光与线偏振光的混合自然光与线偏振光的混合 例：用偏振片观察一部偏光，当偏振片由对应光强最大的位置转过300，光 光强减为原来的 ，试求其中自然光与平偏光强之比及光束的偏振度 解： P1转(1) ∵∴(2).三、反射光的偏振 态菲涅尔公式:又∵(无位相关联)1.反射光的偏振 态 讨论:（1）当时 有合成一束自然光（2）当时反射光是部分偏振光 如果入射光是平偏光，则反射光仍是平偏光 (3)布儒斯特定律 当时 即平行分量完全不能反射，反射光为振动方向垂直入射面的线偏光 自然光自然光线偏振光线偏振光部分偏振光部分偏振光布儒斯特角布儒斯特定律 2、透射光的偏振态 仍为部分偏振光，当以布氏角入射时，反射光为线偏光，这时透射光偏振度最高。
(接近线偏振光接近线偏振光) )多次折射！•如何使透射光变为线偏光？ §5.2 双折射 一、双折射•当一束光入射到各向异性介质中时（如：方解石、石英等），折射光将分为两束，各沿略不同的方向传播，称为双折射现象 光光当方解石晶体旋转时当方解石晶体旋转时o o光不动，光不动，e e光围绕光围绕o o光旋转光旋转双双折折射射纸面纸面方解石方解石 晶体晶体 光光双双折折射射当方解石晶体旋转时当方解石晶体旋转时o o光不动，光不动，e e光围绕光围绕o o光旋转光旋转纸面纸面方解石方解石 晶体晶体 光光当方解石晶体旋转时当方解石晶体旋转时o光不动，光不动，e光围绕光围绕o光旋转光旋转双双折折射射纸面纸面方解石方解石 晶体晶体 光光当方解石晶体旋转时当方解石晶体旋转时o光不动，光不动，e光围绕光围绕o光旋转光旋转双双折折射射纸面纸面方解石方解石 晶体晶体 •o光（寻常光）：入射角、折射角满足折射定律，均在入射面内，入射面与折射面始终保持在同一平面•e光（非常光）：不满足折射定律，折射光不在入射面内，折射面与入射面有一小夹角，此角与入射角有关，也与晶体取向有关 二、光轴和主截面1、光轴：变更入射光方向发现存在一些特殊方向， 沿光轴方向传播，光不发生双折射（ 并不限一条直线，代表方向）。
2、主截面: 光线与光轴所在平面叫这根光线的主截面o光和e光的主截面夹角很小当光轴位于入射面内，两主截面重合由两主截面夹角很小，一般也认为重合3、o，e光的偏振态均为平偏光: 光轴光轴法线法线o光光e光光 o光振动方向垂直主截面 e光振动方向平行主截面 三、o光和e的相对强度 不论入射光是自然光或平偏光，均产生双折射现象1、入射光为自然光2、入射光为线偏光 o光光e光光 俯视O光e光O’o主截面与平面的交线在晶体中o光和e光的强度： 相对光强：出射晶体后，无o，e之分，但光强不同 ： §5.3 §5.3 光在晶体中的波面光在晶体中的波面 1. O光在单晶中的波面O光的波面为球面各向同性2. e光在单晶中的波面各向异性e光的波面为旋转椭球面绕光轴旋转如（a)如（b) 负晶体：沿光轴的方向相切正晶体：3.单晶体的分类负晶体正晶体 ４．O光和e光的折射率光在单轴晶体中传播时，某一时刻旋转椭球面和球面波在光轴方向相切，因而沿光轴方向传播的光，无论o光或e光，传播速度都相同，因而不发生双折射 o光 ：各向一样 e光：因在不同方向，速度不一样，折射率不一样 对e光有无数个折射率e光的主折射率: 光沿垂直于光轴方向传播时的折射率 此时，e光遵循折射定律 §5.§5.§5.§5.４４４４ 光在晶体中的传播方向光在晶体中的传播方向光在晶体中的传播方向光在晶体中的传播方向 一．利用惠更斯作图法确定光的传播方向一．利用惠更斯作图法确定光的传播方向一．利用惠更斯作图法确定光的传播方向一．利用惠更斯作图法确定光的传播方向又又又又∴∴∴∴各向同性各向同性各向同性各向同性 二．光在单晶中的传播方向二．光在单晶中的传播方向二．光在单晶中的传播方向二．光在单晶中的传播方向以负晶为例 １、光轴与单晶表面有夹角 ①光轴在入射面内 ②光轴与入射光平行 ③光轴不在入射面内 光均不满足折律。
光均不满足折律上述三种情况， e光均不满足折律二、光轴垂直晶表，并平行于入射面e光不在入射面内如（a) 三、光轴平行晶表，平行入射面 四、光轴平行晶表，垂直入射面（1）光垂直入射 （2）斜入射如（C)如（b) §5.5 §5.5 偏振元件偏振元件1 1、汽车车灯、汽车车灯 汽车夜间在公路上行驶与对面的车辆相遇时，为了避免双方车灯的眩目，司机都关闭大灯，只开小灯，放慢车速，以免发生车祸如驾驶室的前窗玻璃和车灯的玻璃罩都装有偏振片，而且规定它们的偏振化方向都沿同一方向并与水平面成45度角，那么，司机从前窗只能看到自已的车灯发出的光，而看不到对面车灯的光，这样，汽车在夜间行驶时，即不要熄灯，也不要减速，可以保证安全行车应用 一、偏振片 另外，在阳光充足的白天驾驶汽车，从路面或周围建筑物的玻璃上反射过来的耀眼的阳光，常会使眼睛睁不开由于光是横波，所以这些强烈的来自上空的散射光基本上是水平方向振动的因此，只需带一副只能透射竖直方向偏振光的偏振太阳镜带一副只能透射竖直方向偏振光的偏振太阳镜便可挡住部分的散射光便可挡住部分的散射光 2 2、观看立体电影、观看立体电影 在拍摄立体电影时，用两个摄影机，两个摄影机的镜头相当于人的两只眼睛，它们同时分别拍下同一物体的两个画像，放映时把两个画像同时映在银幕上。
如果设法使观众的一只眼睛只能看到其中一个画面，就可以使观众得到立体感为此，在放映时，两个放放像机每个放像机镜头上放一个偏振片，两个偏振片的偏振化方向相互垂直，观众戴上用偏振片做成两个偏振片的偏振化方向相互垂直，观众戴上用偏振片做成的眼镜的眼镜，左眼偏振片的偏振化方向与左面放像机上的偏振化方向相同，右眼偏振片的偏振化方向与右面放像机上的偏振化方向相同，这样，银幕上银幕上的两个画面分别通过两只眼睛观察，在人的脑海中就形成立体化的影像了的两个画面分别通过两只眼睛观察，在人的脑海中就形成立体化的影像了 二、尼科耳棱镜方解石晶体方解石晶体方解石晶体方解石晶体加拿大树胶加拿大树胶加拿大树胶加拿大树胶加拿大树胶加拿大树胶 光轴光轴O O光入射角大于其临界角光入射角大于其临界角arc sin(1.55/1.658)=69012’arc sin(1.55/1.658)=69012’，被全反射，，被全反射，在在BCBC处为涂黑层所吸收处为涂黑层所吸收BCAD出出射光为平行于主截面的平面偏振光（射光为平行于主截面的平面偏振光（e光）光） 用作起偏、检偏器•第一块棱镜起偏，第二块棱镜检偏作用： 三、沃拉斯顿棱镜•有两个光轴相互垂直的直角棱镜组成。
•自然光入射，o光e光同向传播，在第二块棱镜中分开产生一对分开，振动互相垂直的线偏光出射角： 四、波晶片波片是光轴平行表面的晶体薄片波片是光轴平行表面的晶体薄片晶面晶面光轴光轴doe通过厚为通过厚为d的晶片，的晶片，o、、e光产生光程差和相位差：光产生光程差和相位差：从晶片出射的是两束从晶片出射的是两束传播方相同传播方相同、、振动方向相互垂直振动方向相互垂直、、频率相等频率相等、、相位差相位差 的线偏振光的线偏振光. . (1) (1) 四分之一波片四分之一波片(2) (2) 二分之一波片二分之一波片使线偏振光振动面转过使线偏振光振动面转过2 角度角度Ae入入= Ae出入出入A0入入A0出出A入入A出出 光轴光轴 •左，二分之一波片•线偏振光垂直入射到半波片时，透射光仍为线偏振光假如入射时振动面和晶体主截面之间的夹角为a，则透射线偏光的振动面转过2a•右，四分之一波片，使线偏光变为圆偏光 §5.§5.６６ 椭圆和圆偏振光椭圆和圆偏振光一、椭圆偏振光1、表达式如果有两束平偏光，其振动方向垂直，但位相相差 ，传播方向一致，则其合成波可写为： 消去时间因子 合成后的矢量大小，方向都在改变，其末端轨迹描出一个椭圆，称椭圆偏振光 、2. 与椭圆形状的关系 ①平面偏振光 ②沿顺时针旋转，右旋椭圆偏振光 ③沿逆时针 旋转 左旋椭圆偏振光 二、圆偏振光椭圆偏振光的特例 {+ 右旋— 左旋 三、椭圆偏振光和圆偏振光的获得Ê线偏振光通过线偏振光通过线偏振光通过线偏振光通过 波片后将变为椭圆波片后将变为椭圆波片后将变为椭圆波片后将变为椭圆( ( ( (圆圆圆圆) ) ) )偏振光偏振光偏振光偏振光光轴光轴线偏线偏振光振光椭圆椭圆(圆圆)偏振光偏振光 Ë圆偏振光通过圆偏振光通过l/2波片后仍为圆偏振波片后仍为圆偏振光，但转动方向与原来的相反光，但转动方向与原来的相反 §5.7§5.7偏振态的实验检定•自然光、圆偏光：光强无变化 •线偏振光：存在消光角度 •椭圆偏振光：光强有极大极小•部分偏振光与此现象相同 方法：方法：第一步：第一步：第一步：第一步：让光通过检偏器让光通过检偏器让光通过检偏器让光通过检偏器, , , ,并让检偏器旋转一周，则并让检偏器旋转一周，则并让检偏器旋转一周，则并让检偏器旋转一周，则FF线偏振光线偏振光线偏振光线偏振光: : : :两次光强最大两次光强最大两次光强最大两次光强最大, , , ,两次为零两次为零两次为零两次为零FF部分偏振光和椭圆偏振光：部分偏振光和椭圆偏振光：部分偏振光和椭圆偏振光：部分偏振光和椭圆偏振光：两次光强最大两次光强最大两次光强最大两次光强最大, , , ,两次最小两次最小两次最小两次最小, , , ,但不为零但不为零但不为零但不为零FF自然光和圆偏振光：自然光和圆偏振光：自然光和圆偏振光：自然光和圆偏振光：光强始终不变光强始终不变光强始终不变光强始终不变检偏器检偏器 第二步：第二步：第二步：第二步：区别自然光与圆偏振光，区别自然光与圆偏振光，区别自然光与圆偏振光，区别自然光与圆偏振光， 部分偏振光与椭圆部分偏振光与椭圆部分偏振光与椭圆部分偏振光与椭圆 偏振光偏振光偏振光偏振光区别自然光和圆偏振光区别自然光和圆偏振光区别自然光和圆偏振光区别自然光和圆偏振光: : : :检偏器检偏器FF在检偏器前加一块在检偏器前加一块在检偏器前加一块在检偏器前加一块l/4l/4l/4l/4波片波片波片波片经经经经l/4l/4l/4l/4波片波片波片波片 后圆偏振光成为线偏振光，转动检偏器，后圆偏振光成为线偏振光，转动检偏器，后圆偏振光成为线偏振光，转动检偏器，后圆偏振光成为线偏振光，转动检偏器，有最大光强和消光的为圆偏振光，没有变化的则为自然光有最大光强和消光的为圆偏振光，没有变化的则为自然光有最大光强和消光的为圆偏振光，没有变化的则为自然光有最大光强和消光的为圆偏振光，没有变化的则为自然光 区别部分偏振光和椭圆偏振光区别部分偏振光和椭圆偏振光区别部分偏振光和椭圆偏振光区别部分偏振光和椭圆偏振光: :l/4l/4l/4l/4波片的光轴方向平行于椭圆偏振光的长轴或短轴波片的光轴方向平行于椭圆偏振光的长轴或短轴波片的光轴方向平行于椭圆偏振光的长轴或短轴波片的光轴方向平行于椭圆偏振光的长轴或短轴, , , ,经经经经l/4l/4l/4l/4波片后椭圆偏振光变为线偏振光，可根据光强的波片后椭圆偏振光变为线偏振光，可根据光强的波片后椭圆偏振光变为线偏振光，可根据光强的波片后椭圆偏振光变为线偏振光，可根据光强的变化进行区别变化进行区别变化进行区别变化进行区别 §5.8§5.8 偏振光的干涉偏振光的干涉一一. . 偏振光干涉装置偏振光干涉装置二二. . 偏振光干涉的分析偏振光干涉的分析光轴光轴设设 与波片光轴的夹角为与波片光轴的夹角为 , , 与波片光轴的夹角与波片光轴的夹角为为 . . . .P1 从波片出来的两束光:通过 后,出射光（在同一方向振动） 光轴光轴两束光的位相差，由两个因素造成 （1）由波片引入的位相差 （2）因P1、P2波片的放置不同造成P1、P2在波片同侧，额外位相差0在波片同侧，额外位相差、 三、几种特殊情况 (1)单色光入射，晶片厚度均匀强度互补因晶片厚度d一样，屏幕上亮度均匀，要么全亮，要么全暗当时当时 (２)单色光入射，晶片厚度不均匀则屏上出现等厚干涉条纹。
则屏上出现等厚干涉条纹 屏屏 (３)白光入射，晶片厚度均匀屏上由于某种颜色干涉相消，而呈现它的屏上由于某种颜色干涉相消，而呈现它的互补色互补色这叫这叫（显）（显）色偏振色偏振 如 红色红色相消→青色青色；蓝色蓝色相消→黄色黄色， 绿色相消→品色红＋青＝白红＋青＝白蓝＋黄＝白蓝＋黄＝白绿＋品＝白绿＋品＝白(４)白光入射，晶片厚度不均匀彩色的等厚干涉条纹 石英劈尖的偏振光干涉（等厚条纹）石英劈尖的偏振光干涉（等厚条纹） §5.9 §5.9 光的弹性效应和电光效应光的弹性效应和电光效应一、一、光的弹性效应（光的弹性效应（应力双折射应力双折射））有些各向同性的材料，如玻璃和塑料，在受到应力的情况下也成为各向异性材料，有双折射现象，这种现象叫光的弹性效应光的弹性效应P1P2 dSF干涉干涉有机玻璃有机玻璃CF介质所受应力的方向就是介质的光轴 应力应力→→各向异性各向异性在一定应力范围内：在一定应力范围内：→ → v 各向不同各向不同 → → n n各向不同各向不同C C－材料系数－材料系数 P P－应力－应力应用应用：：研究介质应力的分布，介质所受力均匀，观察到的颜色研究介质应力的分布，介质所受力均匀，观察到的颜色 是同时的，介质所受力不均匀，有的地方应力比较大，有的地是同时的，介质所受力不均匀，有的地方应力比较大，有的地方应力比较小，这样不同的地方出现的颜方应力比较小，这样不同的地方出现的颜 色也就不同色也就不同 二、电光效应二、电光效应1.1.克尔效应克尔效应( (二次电光效应二次电光效应) ) 在各向同性透明介质中加电场使其现出各向异性，从而使光产在各向同性透明介质中加电场使其现出各向异性，从而使光产生双折射，这种现象称为生双折射，这种现象称为电光效应电光效应18751875年，克尔（年，克尔（J.KerrJ.Kerr）首先在玻璃中发现了双折射现象，以后）首先在玻璃中发现了双折射现象，以后在某种液体中家电亚压也发现了这种现象，所以叫克尔效应在某种液体中家电亚压也发现了这种现象，所以叫克尔效应通电：单晶性质（光轴与通电：单晶性质（光轴与E相同），相同）， 线偏正光成为椭圆偏振光，因而能部分通过检偏器线偏正光成为椭圆偏振光，因而能部分通过检偏器克尔盒 由于折射率改变与电场强度是平方关系由于折射率改变与电场强度是平方关系故克尔效应也叫故克尔效应也叫二次电光效应二次电光效应k —— 克克尔尔常常数数 EE——电场强度电场强度相位差为相位差为：：d d－－平板间的距离平板间的距离；；V V－－平板间的电势差平板间的电势差折射率改变与电场强度的关系是折射率改变与电场强度的关系是: :应用：应用：V变变 变变 光强光强I变变 利用克尔盒可对偏利用克尔盒可对偏振光光强进行调制，作光闸振光光强进行调制，作光闸 2.2.泡克尔斯效应泡克尔斯效应( (一次电光效应一次电光效应) )在石英晶体（或某些别的晶体上）加电场，晶体在石英晶体（或某些别的晶体上）加电场，晶体感生附加的双折射，称为感生附加的双折射，称为泡克尔斯效应泡克尔斯效应激光起偏器检偏器晶体透明电极调制电压 位相差位相差：：其中其中为为感生折射率差感生折射率差根据晶体光学理论，它们分别满足下面的公式根据晶体光学理论，它们分别满足下面的公式其中其中——KDP中O光的折射率E——外加电场强度——电光系数，与晶体的取向有关的量 位相差位相差可变为可变为因此，因此，改变电压控制位相，调制光强改变电压控制位相，调制光强应用：应用：高速开关，调制器高速开关，调制器 §§§§ 5.10 平面偏振光沿晶体光轴传播时振动面的平面偏振光沿晶体光轴传播时振动面的旋光旋光 一、旋光现象一、旋光现象 二、二、旋光现象旋光现象的解释的解释 三、三、 磁致旋光的应用磁致旋光的应用 一、物质的旋光性一、物质的旋光性1811年年 法国物理学家阿喇果发现法国物理学家阿喇果发现线偏振光沿光轴方向通过石英晶体时线偏振光沿光轴方向通过石英晶体时其振动面发生旋转称为其振动面发生旋转称为旋光现象旋光现象 旋光物质旋光物质 l光轴光轴氯酸钠、乳酸、松节油、糖的氯酸钠、乳酸、松节油、糖的水溶液等也都具有旋光性水溶液等也都具有旋光性 a 旋光率旋光率旋转的角度：旋转的角度：•旋光旋光率率 a 与旋光物质性质和入射波长有关与旋光物质性质和入射波长有关 •物质的旋光性和物质原子排列结构有关物质的旋光性和物质原子排列结构有关 同一种物质可以有同一种物质可以有左旋左旋和和右旋右旋左旋左旋：迎面观察通过晶体的光，振动面按：迎面观察通过晶体的光，振动面按顺顺时针方向旋转；时针方向旋转；右旋右旋：迎面观察通过晶体的光，振动面按：迎面观察通过晶体的光，振动面按逆逆时针方向旋转；时针方向旋转； 旋光物质旋光物质 l光轴光轴 二、旋光现象的解释二、旋光现象的解释 线偏振光可看作是同频率、等振幅有确定相位线偏振光可看作是同频率、等振幅有确定相位 差的左差的左(L(L ) )、、右右(R(R ) )旋圆偏振光的合成旋圆偏振光的合成 线偏振光＝左线偏振光＝左(L(L ) )旋圆偏振光旋圆偏振光 ＋右＋右(R(R ) )旋圆偏振光旋圆偏振光菲涅耳提出一种唯象理论来解释物质的旋光性质EELER·O 光通过旋光物质后光通过旋光物质后相位会滞后相位会滞后 在出射面上：在出射面上：设入射时设入射时L L、、R R 初相为初相为0 0ELERE入射面入射面(a)(a)旋光物质长为旋光物质长为l l出射面出射面(b)(b)ELERE R L 同一时刻同一时刻光通过光通过左旋左旋物质物质L L和和R R电矢量合成的线偏振光向电矢量合成的线偏振光向左左偏离初偏离初始状态始状态 此物质为此物质为左左旋体旋体 由图示：由图示：令令 旋旋 光光率率(a)(b) l与与 nR nL 有关有关 三、磁致旋光的应用三、磁致旋光的应用 l磁致旋光物质磁致旋光物质B旋转的角度旋转的角度 V — 费德尔常量费德尔常量当平面偏振光通过处于通电螺旋管磁场中的物质（水当平面偏振光通过处于通电螺旋管磁场中的物质（水 、二硫化碳、、二硫化碳、食盐）时，振动面也会产生旋转，这种性质食盐）时，振动面也会产生旋转，这种性质磁致旋光磁致旋光，这种现象，这种现象叫叫法拉第效应法拉第效应 · 对对磁致磁致旋光物质振动面的左旋或右旋旋光物质振动面的左旋或右旋 与光的传播方向是顺磁感强度方向还是与光的传播方向是顺磁感强度方向还是 逆着磁感强度方向有关，光沿着磁感强逆着磁感强度方向有关，光沿着磁感强 度方向与逆着振动面旋向相反度方向与逆着振动面旋向相反· 对对自然自然旋光物质振动面的左旋或右旋旋光物质振动面的左旋或右旋 是由旋光物质本身决定的与光的传播是由旋光物质本身决定的与光的传播方向无关方向无关 。