光在晶体中的传播_旋光.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,*,光在晶体中的传播,(4),旋光,1,5,、旋光,一、石英的旋光现象,1,、在普通的单轴晶体（如冰洲石）内，垂直于光轴方向切割出一块平行平面晶片；,2,、取两块偏振片,I,和,，其透振方向为,P,1,和,P,2,且将平行平面晶片插入正交偏振片,I,和,之间（,P,1,P,2,），,并且三个的平面平行；,3,、,用一束自然光正射到偏振片,I,，,则在偏振片,后面，出现消光现象。这表明线偏振光经过此晶片后偏振状态不发生任何变化。（见图,5-1,）,2,3,4,、在上述实验中，用石英来代替冰洲石，则在偏振片,之后，看去视场变亮了，若将偏振片的透振方向向左或向右旋转一个角度,时，又变消光。,5,、实验表明,:,从石英晶体透射出来的光仍是线偏振光，但其振动面各向左或向右旋转了一个角度,，,此称为旋光现象。,（见图,5,2,）,4,5,6,、旋光率,:,实验表明，振动面旋转角度,与石英晶片的厚度,d,成正比。,=d,比例系数,叫做石英的旋光率，,的数值因入射光的波长不同而不同。在白光的照射下，不同颜色的振动面旋转的角度,不同。,6,与,的关系见下表：,7,7,、旋光色散,由于各种不同颜色的光的旋转角不同，旋转偏振片,不能同时消光，在偏振片后面观察到的将是色彩的变化，此现象称为旋光色散。,8,、实验表明，石英晶体有左旋和右旋两种晶体，其与石英的结构有关，它们的外形完全相似，只是一种是另一种的镜像反演。两种晶体使振动面旋转的方向相反。（见图,5-3,）,8,9,二、菲涅耳对旋光现象的解释,1,、两个同频率振幅相等的简谐振动可以合为一,个圆的运动或者反过来说，一个圆运动可以分,解为一对相互垂直的同频率同振幅的简谐运动。,2,、一个直线运动上的简谐振动，可以分解为一,对圆的运动。,3,、菲涅耳认为线偏振光可以分解为一对左、右旋圆偏振光，左、右旋圆偏振光可以合成为线偏振光。（见图,5-4,）,10,11,5,、旋光性的解释,左旋圆偏振光,L,光，右旋圆偏振光,R,光，对于石英，,v,L,与,v,R,略有不同，其通过石英晶片后位相变化为,:,L,=2,n,L,d,/,R,=2,n,R,d/,圆偏振光的位相即旋转电矢量的角位移，,位相滞后即角度倒转,。,（见图,5-5,）,12,13,由于,L,与,R,不同，它们合成为线偏振光，其偏振方向相对于原来转过了一个角度,即产生了旋光现象,.,=(,R,L,)/2=,(n,R,n,L,)d/,n,R,n,L,0,晶体是左旋的,n,R,n,L,0,晶体是右旋的,14,6,、菲涅耳石英晶体旋光验正实验,（,1,）、起初菲涅耳用单个石英晶体来观察，,由于,n,R,与,n,L,的差别太小，未能获得成功。,（,2,）、用左、右旋石英晶体制成棱镜交,替排列起来，构成复合棱镜，结果能较好,的观察到左旋光和右旋光。（见图,5-6,）,其原因分析作为思考题，留给同学们,课后思考。,（,Note:,比较,n,R,、,n,L,，,利用折射定律去分析。）,15,16,三、,旋光晶体内的波面,1,、负晶体与正晶体（复习）,负晶体（冰洲石）,:,v,e,v,0,n,o,n,e,（,内切球）,正晶体（石英）,:,v,e,v,0,n,o,n,e,（,外切球）,（见图,1,6,）,17,2,、作为旋光物质的石英正晶体具有新的特点,（,1,）两层波面（,L,光和,R,光）在与光轴交点处并不相切。,（,2,）只有垂直于光轴传播时两光线（,R,光、,L,光）才是线偏振光,即前述的,O,光和,E,光；沿光轴传播，它们分别是左、右旋圆偏振光，即,L,光和,R,光。,（,3,）当光线沿任意倾斜方向传播时，两光线都是椭圆偏振光。,（,4,）,L,光、,R,光由圆偏振光向线偏振光是一个逐步转化的过程,:,见图,5-7,（右旋石英晶体）,18,光轴,R,光波面,R,光波面,19,a b c d,圆偏振光,椭圆偏振光,线偏振光（,e,光、,o,光）,其中：,R,光是快光，,L,光是慢光,.,对于左旋石英晶体，正好相反，,L,光是快光，,R,光是慢光,20,3,、如前所分析可得：,若将石英晶体切成垂直于光轴的晶片，它具有旋光线，切成平行于光轴的晶片，它与普通无旋光晶体一样，可以制成等位相延时片。如果倾斜切割，则可获得椭圆偏振的双折射（存在,L,光和,R,光，即旋光现象）。,四、旋光现象的应用,量糖术与磁致旋光（略）,21,小结：,本,节对旋光,现象作了简单介绍，其,理论基础是线偏振光可以看成是一对同,频率、同幅度、旋转方向相反的左、右,旋圆偏振光合成的，对于有些晶体如石,英，左、右旋圆振光，其折射率略有不,同，导致出射时，其合成的线偏振光的,振动面比原来转过了一个角度,，,从而,产生了旋光现象。,22,