光程波片圆偏振光课件

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,*,光程 波片 圆偏振光,1,光程 波片 圆偏振光1,在真空中光的波长为,，光速为,C,，进入折射率为,n,的介质中后，波长,n,光速为,v,则有：,处理方法：,把,光在介质中的波长,折合成它在,真空中的波长,作为测量距离的标尺，并进一步把光在介质中传播的距离折合成光在真空中传播的距离。,一、光程与光程差,光源的频率不变，光在传播过程中频率保持不变。,而,同一频率的光在不同介质中波长不相同。,1.光程,2,在真空中光的波长为，光速为 C，进入折射,光程,：,光在介质中传播的波程与介质折射率的乘积。,设光在,折射率为,n,的介质中传播的几何路程为,L,，,有：,定义：,意义：,光在t时刻内在真空中通过的路程nL就相当于光在介质中在相同的时间内所通过的路程。,在一条波线上，波在介质中前进L，位相改变为：,（同一波线上两点间的位相差）,3,光程：光在介质中传播的波程与介质折射率的乘积。设光在折射率,1.光程差,：,两束光的光程之差。,如果光线穿过多种介质时，其光程为：,r,1,n,1,r,2,n,2,ri,ni,rn,nn,可以证明：,光通过相等的光程，所需时间相同，位相变化也相同。,设一束光经历光程,1,，另一速光经历光程,2,，则这两束光的光程差为：,2.光程差,4,1.光程差：两束光的光程之差。如果光线穿过多种介质时，其,光程差与相位差的关系为：,2,.光程差与相位差的关系（设两光同位相）,光程差每变化一个波长，相位差变化,光程差为 ，相位差为,；,则相位差为：,注意光程与光程差的区别：,是同一波源发出的波在同一波线上不同两点振动的位相差。,同一波线上两点间的光程,不同波源经不同路径在相遇点引起的两个振动的位相差。,两束光的光程差,5,光程差与相位差的关系为：2.光程差与相位差的关系（设两光同位,二、椭圆偏振光和圆偏振光,当两个同频率、有固定位相差、相互垂直的振动同时作用于一点时，则该点的合成轨迹呈椭圆状。,在光学中，各向异性晶体内所产生的O光和,e,光,是同频率且振动方向相互垂直的两偏振光，假如能使它们之间存在一个固定的位相差，则这样的O光和,e,光在其相遇点的合成光矢量的末端的轨迹，一般来说，呈椭圆形，这种合成光称为,椭圆偏振光,。,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,。,当合成光矢量的末端的轨迹呈圆形时，该合成光称为,圆偏振光,。,6,二、椭圆偏振光和圆偏振光 当两个同频率、有固定,自然光在晶体内所生成的O光和,e,光，,虽然是同频率的和振动方向互相垂直，但是它们之间无固定的位相差，因而在光线进行方向上的任一点的O光和,e,光的位相差均随时间作无规则的改变，这样的光不是椭圆偏振光或圆偏振光,。,对同一晶体，当入射光是一平面偏振光时，晶体内的O光和,e,光是由同一光矢量分解出来的，因而在光线进行方向的任一点上，,O光和,e,光有固定的位相差，这样的光就是椭圆偏振光,。,将平面偏振光垂直地射在光轴平行于折射表面（即晶体表面）的各向异性的晶体板上，即可获得椭圆偏振光或圆偏振光。,e,O,光轴,d,7,自然光在晶体内所生成的O光和e光，虽然是同频率的和,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，分解成的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,8,M是起偏器，经它可波片C光轴平行于晶体表面，透振方向与光轴方,经过波片后，O光和,e,光的相位差：,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。,讨论：,自板出来的两光所合成的光为平面偏振光，并且振动方向与原入射光相同。,1）当,时,这相当于无相位延迟，即波长片不改变入射线偏振光的状态。,O,C,9,经过波片后，O光和e光的相位差：波片厚度d 决定,自板出来的两光所合成的光仍为平面偏振光，不过振动方向相对于原入射光的振动方向转了2,。（角为入射光的振动面与光在晶体内的主截面的夹角）,当,时,出射光,的振动面与原入射光的振动面成/2角。,当,时,我们把能使O 光和 e光产生位相差为,或其奇数倍的晶体薄板，叫做二分之一波片。简写成/2片。,2)当,时,自板出来的两光所合成的光仍为椭圆偏振光。所合成的椭圆偏振光，它的长轴和短轴分别同O 光和 e 光的振动方向重合，椭圆偏振光的长轴和短轴的取向决定于入射光的振动面与光轴的夹角,。,10,自板出来的两光所合成的光仍为平面偏振光，不过振动方向相对于原,我们把能使O 光和 e光产生位相差为,/2或其奇数倍的晶体薄板，叫做四分之一波片。简写成/4片。,长轴和短轴相等，得到圆偏振光,。,当,时,3)当,为2k，2（k+1），（2k+1）/2以外的其它任意值时，则由,O,光和 e光所合成的光均为椭圆偏振光，不过椭圆的长、短轴不在平行于或垂直于光轴的方向上。,11,我们把能使O 光和 e光产生位相差为/2或其奇,线偏光垂直通过波片后的偏振态,d,出射光的偏振态,波长片 任意 与入射光偏振态相同,任意 0,0,或90,0,与入射光偏振态相同,1/2波片,出射线偏光振动方向与入射光,振动方向对于光轴对称，两者间夹角2,1/4波片,45,0,圆偏振光,0,0,或90,0,线偏光,90,0,45,0,长短轴之比为tan,或C,tan,的正椭圆偏光,非波片,0,0,45,0,非半波片,90,0,=,45,0,非波片,非半波片,非1/4波片,椭圆偏振光,椭圆偏振光,12,线偏光垂直通过波片后的偏振态d 出射光的偏振态波长片,偏振态的检验,自然光通过1/4波片,后，仍然是自然光。,电振动方向和 1/4 波,片光轴垂直的线偏光，,出射的偏振态不变。,椭圆偏光通过光,轴与其短轴方位一,致的1/4波片后，出,射线偏光。,O,C,O,C,13,偏振态的检验自然光通过1/4波片电振动方向和 1,七种偏振态的检验,把检偏器对着被检光旋转一周，若得到,两明两零 光强不变 两明两暗,线,偏,振,光,在光路中插入1/4波片，,再旋转检偏器，若得,在光路中插入1/4波片,并使光轴与检,得的暗方位相重合,再旋转检偏器,若,两明,两零,则为,光强,不变,则为,两明,两暗,则为,圆,偏,光,自,然,光,自加,然圆,光偏,光,椭,圆,偏,光,自加,然线,光偏,光,自椭,然圆,光偏,加光,两明,两零,则为,两明两暗,但暗程度,与前不同,则为,两明两暗,但暗方位,与未插入,1/4波片时,相同则为,14,七种偏振态的检验把检偏器对着被检光旋转一周，若得到两明两零,