竞赛补习光学(3).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,例：一束波长为,2,=706.5nm,的左旋正椭圆偏振光入射到相应于,1,=404.6nm,的方解石,1/4,波片上，求出射光束的偏振态。（已知方解石对,1,光的主折射率为,n,o,=1.6813,，,n,e,=1.4969,；对,2,光的主折射率为,n,o,=1.6521,，,n,e,=1.4836,）,解：,由题意，对,于,1,=404.6nm,的方解石,1/4,波片有,对波长为,2,=706.5nm,的左旋正椭圆偏振光产生的相差为,故，左旋椭圆偏振光，主轴一三象限,5,圆偏振光和椭圆偏振光的检验,1,）问题：,区分入射光的五种偏振态？,2,）区分方法：,1,）先用偏振片将五种偏振态分成三组,2,）再将偏振片和 波晶片连用，,区分出五种偏振态。,3,）具体区分步骤：,（,1,）将偏振片放入光路，然后慢慢旋转一周。,4,）区分左旋或右旋圆偏振光,（,1,）区分光路如图所示：,K,为 的 波晶片，偏振片,P,上,的斜线为其透振方向。,圆偏振光,透振方向,（,2,）区分步骤：,（,a,）,旋转偏振片，边旋转边观察，,出现消光位置时停止旋转，,（,b,）,若偏振片透振方向位于二四象限内，,则入射光为右旋圆偏振光。,（,c,）,若偏振片透振方向位于一三象限内，,则入射光为左旋圆偏振光。,（,3,）区分依据：,（,a,）,若圆偏振光为右旋光，则,出射线偏振光的偏振方向位于二四象限。,（,b,）,若圆偏振光为左旋光，则,出射线偏振光的偏振方向位于一三象限。,5,晶体的偏光干涉,1,偏振光,的干涉,1,）光路,2,）实验,现象,（,1,）,单色光入射时，若波晶片厚度均匀，,屏幕照度均匀，转动任何一个元件，,强度都会变化。,（,2,）,白光入射时，屏幕出现彩色，转动,任何元件时，屏幕颜色发生变化。,（,3,）,若波晶片厚度不均匀，屏幕出现干涉,条纹，白光照明呈现彩色条纹。,（,4,）,使用透明塑料、白光照明时，施加应力,后，屏幕出现彩色条纹，随应力增减,彩色条纹的色彩不断变化。,3,）光强分布,光轴,（,1,）从偏振片 出射后,设单色平行自然光垂直入射到偏振光干涉装置上,，沿 方向振动的线偏振光。,（,2,）投射到波晶片上后,，,（,3,）从波晶片出射后,，,光轴,（,4,）从偏振片 出射后,光轴,4,）坐标轴投影相位差,（,1,）定义：,两垂直光振动通过偏振片 时，,沿透振方向投影产生的相位差。,（,2,）确定方法：,轴和 轴的正方向分别,向 的透振方向投影,若两个投影分量方向相同，则,若两个投影分量方向相反，则,（,3,）确定依据,光束到达偏振片 时，若,则两垂直光振动同步：,（,4,）注意：,（,a,）只有 和 两个取值,（,c,）有多种取值,（,b,）,轴和 轴的正方向向 投影的相位差,正是两同步瞬时光振动向 的投影结果,得到的是仅仅由于向 投影引起的相位差,，,，,5,）特殊情况的光强度,时：,时：,因此：,2,显色偏振,时，讨论 变化的影响,1,）若入射光是单色光 ：,且：,，,则：,2,）若入射光是单色光 ：,且：,则：,3,）若入射光是 和 两种单色光,显示出 的颜色,显示出 的颜色,若白光照明,转动 ，将显示出多种色彩的变化。,例,4-6,厚为,0.025 mm,的方解石晶片，其表面平行于光轴，置于正交偏振器之间，晶片的主截面与它们成,45,，试问：,(1),在可见光范围内，哪些波长的光不能通过。,(2),若转动第二个偏振器，使其透振方向与第一个偏振器相平行，哪些波长的光不能通过。,解：这是一个由偏光干涉引起的显色问题。因为,(,n,o,n,e,),随波长的变化很小，可以不考虑其色散影响。,(1),正交偏振器情况：,对于偏光干涉装置，在晶片表面上的,o,光和,e,光分量相位相同，它们通过晶片和检偏器后，在检偏器透振方向上分量的相位差取决于两个因素：,o,光和,e,光通过晶片后产生的相位差：,入射偏振光经两次分解投影后产生的附加相位差,j,。由图,4-50,可见，当晶片光轴在两偏振器透振方向,P,1,、,P,2,的外侧，经两次投影后，在检偏器透振方向上二分量的振动方向相同，即,j,=0;,当晶片光轴在,P,1,、,P,2,之间，,j,=,。,于是，在正交偏振器情况下，在检偏器透振方向上的二分振动相位差为,当,j,=(2,m,+1)(,m,=0,1,2,),时，二分振动干涉相消，又因晶片主截面与透振方向成,45,，所以无光通过检偏器。由此得到,对于方解石晶体，,(,在钠黄光时的,),主折射率,n,o,=1.6584,n,e,=1.4864,，相应地，该晶片的,o,、,e,光的光程差为,n,o,n,e,),d,=4.3m,，由此得到满足上述条件的可见光波长为,11,=0.3909m,10,=0.4300m,9,=0.4778m,8,=0.5375m,7,=0.6143m,6,=0.7167 m,(2),平行偏振器情况,:,此时，在检偏器透振方向上的二分振动相位差为,j,=,j,要使此二分振动满足干涉相消，则,m,=0,1,2,即,在可见光范围内，下列波长的光不能通过：,10,=0.4095m,9,=0.4526m,8,=0.5059m,7,=0.5733m,6,=0.6615m,5,=0.7818m,3,尖劈形波晶片的偏振光干涉,讨论波晶片厚,度变化的影响,1,）光路：,干涉条纹位于,晶楔出射表面,成像于屏幕上,2,）干涉条纹定位于晶片的出射表面,直接在偏振片 前面看不到干涉条纹,在偏振片 后面才能看到干涉条纹,3,）干涉条纹的形状,设：,在 的厚度位置上：,干涉条纹是与波晶片等厚度线重合的直线条纹,白光照明时呈现彩色直线条纹。,4,）干涉条纹的间距,级条纹,级条纹,