偏振光的获得和检测.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,*,*,*,13-10,偏振光的获得和检测,一、偏振光的获得,1.,布儒斯特定律,光从折射率为,n,1,的,介质射向折射率为,n,2,的介质，,当入射角,等于某一定值 满足：,反射光成为振动,方向垂直于入射,面的完全偏振光。,称为起偏角或布鲁斯特角。,1,当入射角为起偏角时,，,反射光与折射光互相垂直。,n,2,n,1,理论实验表明：反射所获得的线偏光仅占入射自然光总能量的,7.4%,，而约占,85%,的垂直分量和全部平行分量都折射到玻璃中。,1.5,1.5,1.5,1.0,1.0,1.0,1.0,为了增加折射光的偏振程度，可采用玻璃片堆的办法。让自然光以起偏角,56.3,入射到,20,层平板玻璃上，如图：,在玻璃片下表面处的反射，其入射角,33.7,也正是光从玻璃射向空气的起偏振角，所以反射光仍是垂直于入射面振动的偏振光。,2,2.,晶体的双折射现象,Q,S,o,波面,e,波面,光轴,晶体中光沿不同的方向具有不同的传播速率，具有这种性质的晶体，称为,双折射晶体,。,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。,o,光振动方向垂直于该光线（在晶体中）与光轴组成的平面。,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。,e,光振动方向平行于该光线（在晶体中）与光轴组成的平面。,实验表明,:,当自然光射入双折射晶体时，两束折射光,o,和,e,都是线偏振光，并且它们的振动面通常接近于互相垂直。,3,尼科耳棱镜,A,C,N,M,光轴在,ACNM,平面内方向与,AC,成,68,，入射面取,ACNM,面,两块特殊要求加工的直角方解石，如图所示：,加拿大树胶的折射率,n,=,1.55,，,o,光入射角大于其临界角,arcsin(1.55/1.658)=69,12,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,O,方解石的折射率,n,o,=,1.658,22,68,4,3.,二向色性晶体,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。,4.,波片,(,波晶片或相位延迟片,),e,O,光轴,d,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。,5,o,光和,e,光到达波片另一表面时，必然有相位差,，,取决于波长和波片厚度。,当,=2,时,为全波片；当,=,时,为半波片；当/2,时,为,1/4,波片。,二、偏振片的检测,1.,马吕斯定律,将一束强度为,I,0,的线偏振光射到偏振片上，如果振动方向与偏振片的透振方向的夹角为,，则透射光强为,这个结论就是,马吕斯,(E.L.,Malus,）,定律,。,*,2.,椭圆偏振光和圆偏振光的检测,无法用偏振片鉴别，只能利用,1/4,波片根据消光现象辨认。,6,例,1:,某透明介质在空气中的布儒斯特角,i,0,=58.0,，,求它在水中的布儒斯特角，已知水的折射率为,1.33,。,解,:,根据布儒斯特定律,得,在水中的布儒斯特角为,7,例,2:,光强为,I,0,的自然光连续通过两个偏振片后,光强变为,I,0,/4,，,求这两个偏振片的透振方向之间的夹角。,解,:,根据马吕斯定律，有,将,I,=,I,0,/,4,，,代入上式，得,8,