光的双折射复习提纲.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,*,*,*,光的双折射,复习,提纲,17-4,光的双折射,提纲,光的双折射现象,寻常光（,O,光）和非常光（,e,光）,用惠更斯原理解释光的双折射现象,双折射现象的应用,17-5,椭圆偏振光、圆偏振光、偏振光的检验,椭圆偏振光、圆偏振光的产生,渥拉斯顿棱镜,尼科耳棱镜,二向色性人造偏振片,波晶片,作业：,13,、,15,、,16,17-4,光的双折射,光的双折射现象,S,S,方解石晶体,实验一,实验二,在各向同性的介质中,S,是点物,S,的象,天然的方解石晶体是双折射晶体,A,B,A,B,光轴与晶体的三个棱边成等角,M,M,N,N,沿光轴方向入射的光束，通过晶体不分为两束光，,仍沿入射方向行进。它是一个特征方向。,具有一个光轴的晶体，称为单轴晶体。,例如：方解石、石英等。,具有两个光轴的晶体，称为双轴晶体。,例如：云母、硫黄等。,光轴,光轴,若沿光轴方向入射，,O,光和,e,光具有相同,的折射率和相同的,波速，因而无双折,射现象。,寻常光（,O,光）和非常光（,e,光）,寻常光,：对于晶体一切方向都具有相同的折射率（即波速,相同），且在入射面内传播，简称它为,O,光。,非常光,：它的折射率（即波速）随方向而变化，并且不一,定在入射面内传播，简称为,e,光。,O,光振动方向垂直于该光线（在晶体中）与光轴组成的平面。,e,光振动方向平行于该光线（在晶体中）与光轴组成的平面。,若光轴在入射面内，,实验发现：,O,光、,e,光均在入射面内传播，,且振动方向相互垂直,。,用惠更斯原理解释光的双折射现象,惠更斯原理：,O,光在晶体内任意点所引起的波阵面是球面。,即具有各向同性的传播速率。,e,光在晶体内任意点所引起的波阵面是旋转椭球面。,沿光轴方向与,O,光具有相同的速率。,e,光波面,O,光波面,光轴方向,负晶如方解石,CaCO,3,e,光波面,O,光波面,光轴方向,正晶如石英,SiO,2,e,光在垂直于光轴方向上的传播速率 ，在该方向的折射率 。,e,光在其它方向上的折射率在 之间。,凡属 ，即,晶体称为负晶。,凡属 ，即,晶体称为正晶。,方解石,1.4864 1.6584,石英,1.5534 1.5443,对波长为,589.3,纳米的钠黄光,为简略以下,使用,平行光倾斜入射，光轴在入射面内，,光轴与晶体表面斜交,光轴,A,F,E,e,O,e,O,如果光轴不在入射面内，球面和椭球面相切的点，,就不会在入射面内，则,O,光、,e,光振动方向并不,相互垂直。,平行光垂直入射，光轴在入射面内，,光轴与晶体表面斜交,光轴,A,E,O,e,B,F,E,F,出射两束偏振方向相互垂直的线偏光,平行光垂直入射，光轴在入射面内，,光轴平行晶体表面,光轴,A,E,e,B,F,E,F,O,具有相互垂直,的偏振方向,出射光沿同方向传播,双折射现象的应用,尼科耳棱镜,A,C,N,M,光轴在,ACNM,平面内方向与,AC,成,48,0,，入射面取,ACNM,面,两块特殊要求加工的直角方解石，如图：,加拿大树胶的折射率,n,=,1.55,，,O,光入射角大于,其临界角,arc sin(1.55/1.658)=69,0,12,，,被全反射，,在,CN,处为涂黑层所吸收。,出射偏振方向在,ACNM,平面内的偏振光,。,e,76,0,O,方解石的折射率,n,0,=,1.658,22,0,68,0,渥拉斯顿棱镜,e,O,两块直角方解石光轴相互垂直，如图：,A,B,D,C,O,方解石,光从光密到光疏,折射光要偏离法线,e,在棱镜,BCD,中，传播的,O,光和,e,光波面与入射面,相截成两个同心圆。,e,O,O,光振动垂直,于光线和光轴,组成的平面。,e,光振动平行,于光线和光轴,组成的平面。,二向色性人造偏振片,波晶片（波片,）,二向色性晶体也具有各向异性、双折射的特点，同时有,选择吸收的性能。例如，电气石对,O,光的吸收能力特别,强，结果就只剩下,e,光穿出晶体。,厚度为,d,光轴与两个表面平行,的双折射晶体薄片称为波片。,当自然光垂直入射时，由晶体,出射的是振动方向相互垂直的,线偏振光，它们沿原入射方向,同向传播，但传播速度不同。,对于方解石晶体,e,光比,O,光快,。,对于石英晶体,e,光比,O,光慢,。,e,O,光轴,d,石英,O,光和,e,光两者到达波片的另一,表面时，必然有相位差。,设,为,O,光超前于,e,光的相位，则,其光程差为：,*,若,O,光和,e,光的相位差为,：,，光程差是波长的整数倍。,该波片称为波长片或全波片,。,*,若,O,和,e,光相位差为 ，,光程差是半波长的奇数倍。,称为二分之一波长片,或半波片。,则,则,e,O,光轴,d,石英,*,若,O,和,e,光相位差为 ，光程差是半波长的奇数倍。,称为二分之一波长片或半波片。,称为四分之一波长片。,则,则,*,若,O,和,e,光相位差为 ，光程差是 波长的奇数倍,。,波片的作用是使通过它的,O,光和,e,光有相位上的,改变，因此也称为相位延迟器。在偏振光分析,中有着独特的作用。,*,若,O,光和,e,光的相位差为：，光程差是波长的整数倍,。,该波片称为波长片或全波片。,方解石,17-5,椭圆偏振光、圆偏振光、偏振光的检验,椭圆偏振光、圆偏振光的产生,椭圆偏振光和圆偏振光都是完全偏振光，,均可等效为两个具有,恒定相位差、相同振动频率、振动方向相互垂直的线偏振光,。,波片可以将垂直入射的线偏光,分解成同频率、相互垂直振动,的,O,光和,e,光，它们沿同一方,向传播，如图。,e,O,光轴,d,波片厚度,d,决定,O,光、,e,光恒定相位差的大小。,因此，可用波片来产生,椭圆偏振光、圆偏振光,或改变入射的偏振态。,M,是起偏器，经它可,从自然光中获得垂直,射向波片,C,的线偏光。,波片,C,光轴平行于晶体,表面，透振方向与光,轴方向之间的夹角,垂直射入波片的线偏光，分解成,O,光其振动,方向垂直于入射面，垂直光轴；分解成的,e,光振动方向平行于入射面，平行于光轴。,入射波片的线偏光的振幅,若,C,为,1/4,波片，即,=,/2,，且若,=45,0,，则从,C,出射圆偏振光,若,C,为,1/4,波片，且,45,0,、,90,0,或,0,0,，则出射椭圆偏振光,若,C,不为波长片也不是半波片，即,k,时，,且,45,0,、,90,0,或、,0,0,时，则从,C,垂直出射椭圆偏振光。,经过波片后，,O,光和,e,光,的相位差：,振动合成示意图,