晶体的偏光干涉课件

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,*,5.5,晶体的偏光干涉,上一节讨论了振动方向相互垂直的两束线偏振光的叠加现象，它们叠加形成,椭圆偏振光,。,圆偏光,45,0,2,5.5 晶体的偏光干涉上一节讨论了振动方向相互垂直的两束线偏,1,5.5,晶体的偏光干涉,现在讨论两束振动方向平行的相干线偏振光的叠加，,这种叠加会产生干涉现象,。,5.5 晶体的偏光干涉现在讨论两束振动方向平行的相干线偏振光,2,5.5,晶体的偏光干涉,经检偏器将其,振动方向引到同一方向上进行干涉,，通过晶片和一个检偏器即可观察到偏光干涉现象。,5.5 晶体的偏光干涉经检偏器将其振动方向引到同一方向上进行,3,5.5.1,平行光的偏光干涉,检偏器,P,2,则是将有一定相位差、振动方向互相垂直的线偏振光,引到同一振动方向上,，使其产生干涉。,P,2,P,1,x,1,x,3,O,C,A,B,G,F,E,0,5.5.1 平行光的偏光干涉检偏器P2则是将有一定相位差、振,4,1.,单色平行光正入射的干涉,起偏器与检偏器的偏振轴相互垂直，称这对偏振器为,正交偏振器,;,如果互相平行，就叫,平行偏振器,。,P,2,P,1,x,1,x,3,O,C,A,B,G,F,E,0,1.单色平行光正入射的干涉起偏器与检偏器的偏振轴相互垂直，,5,一束单色平行光通过,P,l,变成振幅为,E,0,的线偏振光，然后垂直投射到晶片上，并被分解为,振动方向互相垂直的两束线偏振光,。,P,2,P,1,x,1,x,3,O,C,A,B,G,F,E,0,1.,单色平行光正入射的干涉,一束单色平行光通过Pl变成振幅为E0的线偏振光，然后垂直投,6,则这,两束线偏振光的振幅分别,为,P,2,P,1,x,1,x,3,O,C,A,B,G,F,E,0,1.,单色平行光正入射的干涉,则这两束线偏振光的振幅分别为P2P1x1x3OCABGFE0,7,从晶片射出时两束光的,相位差,为,1.,单色平行光正入射的干涉,从晶片射出时两束光的相位差为1.单色平行光正入射的干涉,8,如果,P,1,和,P,2,偏振轴的夹角为,，则由晶片射出的两束线偏振光,通过检偏器后的振幅分别为,1.,单色平行光正入射的干涉,P,2,P,1,x,1,x,3,O,C,A,B,G,F,E,0,如果P1和P2偏振轴的夹角为，则由晶片射出的两束线偏振光通,9,这时它们的频率相同，振动方向相同，相位差恒定，满足干涉条件。它们,相干叠加的光强度为,1.,单色平行光正入射的干涉,P,2,P,1,x,1,x,3,O,C,A,B,G,F,E,0,这时它们的频率相同，振动方向相同，相位差恒定，满足干涉条件。,10,将,(130),式代入，可得,1.,单色平行光正入射的干涉,将(130)式代入，可得1.单色平行光正入射的干涉,11,如果在两个偏振器之间没有晶片，则,0,，此时,1.,单色平行光正入射的干涉,即出射光强与入射光强之比等于两偏振轴夹角余弦的平方，这就是熟知的,马吕斯定律,。,如果在两个偏振器之间没有晶片，则0，此时1.单色平行光,12,现在讨论两种重要的特殊情况：,1),P,1,和,P,2,的偏振轴正交,（,=90,0,）,在这种条件下，,(132),式变为,输出光强与,入射光强、相位差和振动方向有关,。,现在讨论两种重要的特殊情况：1)P1和P2的偏振轴正交（,13,(1),晶,片取向,对输出光强的影响,当,=0,、,/2,、,、,3,/2,时,，,sin2,=0,，,相应,当晶片中的偏振光振动方向与起偏器的偏振轴方向一致时，出射光强为零，这一现象叫,消光现象,。,(1)晶片取向 对输出光强的影响当=0、/2、,14,(1),晶,片取向,对输出光强的影响,当,=,/4,、,3/4,、,5,/4,、,7,/4,时,，,sin2,=1,，,即当晶片中的偏振光振动方向位于偏振器偏振轴的中间位置时，光强度极大，有,把晶片转动一周，,同样有四个最亮的位置,。在实际应用中，经常使晶片处于这样的位置。,(1)晶片取向 对输出光强的影响当=/4、3/4,15,(2),晶片相位差,对输出光强的影响,当,=0,，,2,，,，,2,m,（,m,为整数,）,时,，,即当晶片所产生的相位差为,2,的整数倍时，,输出强度为零,。此时如果改变,，,则不论晶片是处于消光位置还是处于最亮位置，输出强度均为零。,(2)晶片相位差 对输出光强的影响当=0，2，,16,(2),晶片相位差,对输出光强的影响,当,=,，,3,，,，,(2,m,+1),（,m,为整数,）,时,，,即当晶片所产生的相位差为,的奇数倍时，输出强度得到加强,。,(2)晶片相位差 对输出光强的影响当=，3，,17,(2),晶片相位差,对输出光强的影响,如果此时晶片处于最亮位置（,=,/4,）,，,和,的贡献都使得输出光强干涉极大，可得,最大的输出光强,即,等于入射光的光强,。,(2)晶片相位差 对输出光强的影响如果此时晶片处于最亮位置,18,(2),晶片相位差,对输出光强的影响,上面讨论的晶片情况，实际上分别相应于,全波片和半波片情况,。,2,(2)晶片相位差 对输出光强的影响上面讨论的晶片情况，实际,19,2),P,1,和,P,2,的偏振轴平交,（,=0,）,这时，,(132),式变为,2)P1和P2的偏振轴平交（=0）这时，(132)式变为,20,2),P,1,和,P,2,的偏振轴平交,（,=0,）,与,(134),式比较可见，垂直和平行光强的,极值条件正,好相反。,2)P1和P2的偏振轴平交（=0）与(134)式比较可见,21,(1),晶,片取向,对输出光强的影响,当,=0,、,/2,、,、,3,/2,时,，,sin2,=0,，,相应,即当偏振器的偏振轴与晶体中的一个偏振光振动方向重合时，通过起偏器所产生的线偏振光在晶片中,不发生双折射,，因此出射光强最大。,(1)晶片取向 对输出光强的影响当=0、/2、,22,(1),晶,片取向,对输出光强的影响,当,=,/4,、,3/4,、,5,/4,、,7,/4,时,，,sin2,=1,，,此时光强极小，为,(1)晶片取向 对输出光强的影响当=/4、3/4,23,(2),晶片相位差,对输出光强的影响,当,=,0,，,2,，,，,2,m,（,m,为整数,）,时,，,相应有,(2)晶片相位差 对输出光强的影响当=0，2，,24,(2),晶片相位差,对输出光强的影响,当,=,，,3,，,，,(2,m,+1),（,m,为整数,）,时,，,相应光强极小，为,此时若,=/4,则有,(2)晶片相位差 对输出光强的影响当=，3，,25,2,.,单色平行光斜入射的干涉,当平行光斜入射至平行晶片时，其干涉原理与前相同。在这种情况下，上面导出的各个公式仍然成立,其,差别是相位差的具体形式稍有不同,。,2.单色平行光斜入射的干涉当平行光斜入射至平行晶片时，其干涉,26,2,.,单色平行光斜入射的干涉,当,单色平行光斜入射,时,，,相位差为,斜入射时的相位差只需用晶片中二波法线的平均几何路程,d,/cos,t,代替正入射时的几何路程,d,即可。,2.单色平行光斜入射的干涉当单色平行光斜入射时，相位差为斜,27,3,.,白光干涉,1),两个偏振器偏振轴垂直的情况,对各种单色光分别应用,(134),式，然后将其相加,3.白光干涉1)两个偏振器偏振轴垂直的情况对各种单色光分别应,28,1),两个偏振器偏振轴垂直的情况,由于不同波长的单色光通过晶片时，相位差不同，所以,对出射总光强的贡献不同,。凡是波长为,的单色光，干涉强度为零。,1)两个偏振器偏振轴垂直的情况由于不同波长的单色光通过晶片时,29,1),两个偏振器偏振轴垂直的情况,凡是波长为,的单色光，干涉强度为极大。其透射光将不再是白光，而,呈现出美丽的色彩,。,1)两个偏振器偏振轴垂直的情况凡是波长为的单色光，干涉强度为,30,2),两个偏振器偏振轴平行的情况,同样分析，对于白光入射，其透射光强为,2)两个偏振器偏振轴平行的情况同样分析，对于白光入射，其透射,31,2),两个偏振器偏振袖平行的情况,第一项代表透射的,白光光强,；第二项与,(145),式相同,但符号相反。,2)两个偏振器偏振袖平行的情况第一项代表透射的白光光强；第二,32,2),两个偏振器偏振袖平行的情况,因此,(148),式可简写为,这表明，,垂直中最强的光，在平行中被消掉,。,2)两个偏振器偏振袖平行的情况因此(148)式可简写为这表明,33,习题,6,有两个偏振片，一个用作起偏器，一个用作检偏器。当它们的偏振化方向之间的夹角为,30,0,时,一束单色自然光穿过它们，出射光强为,I,1,;,当它们的偏振化方向之间的夹角为,60,0,时，另一束单色自然光穿过它们，出射强度为,I,2,，且,I,1,=,I,2,。求两束单色自然光的强度之比。,解,:,由马吕斯定律可得,I,10,I,10,/2,I,1,习题6 有两个偏振片，一个用作起偏器，一个用作检偏器。当它,34,同理,:,由于,I,1,=,I,2,，因此,两束单色自然光的强度比为,:,同理:由于 I1=I2，因此两束单色自然光的强度比为:,35,习题,2,一块厚度为,0.01mm,的方解石晶体，其光轴平行于表面，放在两块偏振方向平行的偏振棱镜之间,且方解石晶体光轴与棱镜偏振方向间夹角为,45,0,。设在可见光范围内此方解石晶体,n,o,和,n,e,分别为,1.658,和,1.486,问可见光范围内哪些波长的光不能通过此系统？,解：不能通过可见光的波长为,习题2 一块厚度为0.01mm的方解石晶体，其光轴平行于表面,36,m,取其它值时，波长不在可见光范围之内。,时,时,m取其它值时，波长不在可见光范围之内。时 时,37,