波動光學-偏振2

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1、光的偏振(2)1§5.4雙折射現(xiàn)象一.雙折射現(xiàn)象(透過方解石看字成雙像)象折射現(xiàn)o光方解石晶體CaCO3雙e光紙面折射現(xiàn)2以入射線為軸轉方解石,光點o不動，e繞o轉，用偏振片檢驗，二者都是偏振光，且偏振方向互相垂直。一束光入射到各向異性的媒質(zhì)中分成兩束光的現(xiàn)象。(演示)···方解石oee??o···所以，利用雙折射現(xiàn)象也可以獲得線偏振光。3二.幾個重要的概念1.尋常光（o光）和非尋常光（e光）?尋常光（ordinarylight）：遵從折射定律?非尋常光（extra-ordinarylight）：一般不遵從折射定律折射線一般

2、不在入射面內(nèi)。n1n2irore(各向異性媒質(zhì))自然光o光e光42.晶體的光軸當光在晶體內(nèi)沿某個特殊方向傳播時不發(fā)生雙折射，該方向稱為晶體的光軸。例.方解石晶體是由平行六面體構成的。六面體每個面都是鈍角1020和銳角780的平行四邊形，A點和B點是三個鈍角的會合點，AB線與三條棱邊的夾角相等。5如果將A或B磨平，使磨面與光軸垂直，當光線垂直磨面入射時，無雙折射現(xiàn)象。方解石晶體的光軸光軸AB實驗發(fā)現(xiàn)AB的方向即光軸的方向。6?只有一個光軸的晶體稱單軸晶體，如方解石、石英,冰等；?有兩個光軸的晶體稱雙軸晶體,如云毋、硫磺，蘭寶石

3、等。（本章只討論單軸晶體的雙折射）3.主平面和主截面?主平面：晶體中某條光線與晶體光軸構成的平面,稱為該光線的主平面。0光有0光的主平面；e光有e光的主平面.7O光振動?其主平面;實驗表明:e光振動在其主平面內(nèi)o光，e光的主平面可能重合，也可能不重合；e光光軸e光的主平面o光光軸o光的主平面····?主截面：晶體表面的法線與晶體光軸構成的平面。8三.晶體的主折射率，正晶體、負晶體o光的子波，各方向傳播的速度相同為v0，點波源波面為球面,振動方向始終垂直其主平面.(如圖)o光只有一個光速vo一個折射率no.惠更斯研究雙折射現(xiàn)象

4、提出:在各向異性的晶體中,子波源會同時發(fā)出o光、e光兩種子波.························vo?t光軸9e光的子波,各方向傳播的速度不同。?e光在平行光軸方向上的速度與o光的速度相同為v0;點波源波面為旋轉橢球面,振動方向始終在其主平面內(nèi).（如圖）光軸ve?tvo?t?e光在垂直光軸方向上的速度與o光的速度相差最大，記為ve，其相應的折射率為ne.10n0，ne稱為晶體的主折射率.?正晶體：ne＞no(ve＜vo)，如石英、冰等。?負晶體：ne＜no(ve＞vo)，如方解石、紅寶石等。子波源vo?tve?

5、t光軸vo?tve?t光軸正晶體(vo>ve)負晶體(vo

6、-------點e光-------道····eoeo光軸晶體····132.光軸∥晶體表面，且?入射面，自然光斜入射此種情況下，在入射面（紙面）內(nèi)，o光，e光都滿足折射定律，作圖：------o光、e光的振動方向如何？o光----道；e光----點.····晶體?光軸ir0reo········?oΔt?eΔteoecΔt即143.光軸與晶體表面斜交，自然光?入射這正是前面雙折射現(xiàn)象演示中的雙折射情形。作圖:------o光、e光的振動方向如何？······oe晶體光軸····e方解石光軸······oeo注意:此時e光的波

7、面不再與其傳播方向垂直了。15五.晶體偏振器件1.晶體的二向色性、晶體偏振器某些晶體對o光和e光的吸收有很大差異，這就是晶體的二向色性.例如,電氣石對o光有強烈吸收，對e光吸收很弱，用它可產(chǎn)生線偏振光：(晶體偏振器)電氣石光軸····光軸e光16天然晶體偏振器尺寸不大，成本高?，F(xiàn)今廣泛使用偏振片（人工使具有二向色性的細微晶粒的光軸在塑料薄膜上定向排列）。2.偏振棱鏡偏振棱鏡可得高質(zhì)量的線偏振光。但利用晶體二向色性獲得的偏振光不夠純，強度也不大。（書上的例子自學）17對第一個棱鏡是o光，它由光密→光疏，讓其入射角＞臨界角(約6

8、90)，∴在交界面全反射,被涂層吸收?！ぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁ??光軸光軸方解石方解石加拿大樹膠(n=1.55)oe吸收涂層i?例1.格蘭-湯姆遜偏振棱鏡光軸的取向使o光、e光對應的恰是主折射率no、ne。no(1.6584)＞n(1.55)＞ne(1.4864)18對第一個棱鏡是e光，它