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同学们好P.2/28光学相关回顾二、光的偏振态一、偏振现象波振动对传播方向非对称分布,区分横波和纵波的标志.三、起偏方法及规律利用光在两种介质界面上的反射和折射利用光在各向异性介质中的传播：偏振片,双折射•马吕斯定律•布儒斯特定律•双折射起偏1)光在晶体内沿光轴传播,无双折射..,eo,0)2传播方向相同光有相位差、光轴入射，且⊥=i3)其余情况均得两束分开的线偏振光.P.3/28光学四、检偏方法如何检查一束自然光入射到介质分界面而反射的光的偏振状态？0i入射面将上面的玻璃片，绕竖直轴旋转P.4/28光学椭圆偏振光和圆偏振光波片一、椭圆偏振光和圆偏振光xt=012345t=0123451.条件两振向垂直、同向传播、相差恒定、同频率偏振光的合成.2.获得?由自然光分成的o、e光重叠而成?相位差不恒定.由单色线偏振光垂直入射晶面(光轴//晶面)分成的o、e光重叠而成.P.5/28光学两个同频率相互垂直简谐振动的合成：)cos(11ϕω+=tAx)cos(22ϕω+=tAy合成以后为椭圆轨迹方程)(sin)cos(21221221222212ϕϕϕϕ−=−−+AAxyAyAx()12π1222221212=+⇒+=−AyAxkϕϕ正椭圆P.6/28光学)(coseeeuxtAy−=ω)(cosooouxtAy−=ω偏振光自然光)()()(Δeoouxuxωuxtωuxtωe−=−−−=ϕ光轴AoAeA点击放大P.7/28光学)()()(Δeooeuxuxuxtuxt−=−−−=ωωωϕeeoo,nucnuc==eeoo,uncunc==→)(Δeonncx−=ωϕ)(2πeonnx−=λ圆偏振光为正椭圆偏振光Ao=Ae之特例.=−=)(2πΔeonndλϕ2π)12(+k正椭圆π)12(+k线偏振光P.8/28光学椭圆偏振光(ellipticallypolarizedlight)光矢量端点在垂直于光传播方向的截面内描绘出椭圆轨迹.检偏器旋转一周,光强两强两弱.圆偏振光(circularlypolarizedlight))光矢量端点在垂直于光传播方向的截面内描绘出圆形轨迹.检偏器旋转一周,光强无变化.点击图片放大P.9/28光学晶片是从单轴晶体中切割下来的平行平面板,其表面与晶体的光轴平行.P.10/28光学二、波片=−=)(2πΔeonndλϕ2π)12(+k正椭圆π)12(+k线偏振光=−=)(eonndΔ4)12(λ+k2)12(λ+k正椭圆线偏振光四分之一波片(quarter-waveplate)：偏振光通过波片后,o光和e光的光程差等于(λ⁄4)的奇数倍.四分之一波片的最小厚度：)(4eominnnd−=λP.11/28光学四分之一波片线偏振光振动方向与四分之一波片的光轴方向成45°角时,通过后线偏振光变为圆偏振光.cos,sineoAAAAαα==强度d线偏振光振动方向与四分之一波片的光轴方向的夹角不为45°角时,则通过后线偏振光变为椭圆偏振光.dP.12/28光学四分之一波片圆偏振光通过四分之一波片后,变为线偏振光，其振动方向与光轴方向成45°角.dd椭圆偏振光长轴或短轴与四分之一波片的光轴平行时,通过后椭圆偏振光变为线偏振光,其振动方向与光轴方向的夹角不等于45°角.P.13/28光学半波片(half-waveplate)：偏振光通过此波片后,o光和e光的光程差等于(λ⁄2)的奇数倍.线偏振光通过半波片后仍是线偏振光,只是振动方向转过了2α.2)12()(eoλ+=−=knndΔ线偏振光)(2eominnnd−=λ半波片的最小厚度：dP.14/28光学全波片：∆=λ出射光与入射光相同适当选取厚度d可将线偏振光转化为椭圆偏振光或将椭圆偏振光转化为线偏振光λ/4波片λ/4波片λ/2波片P.15/28光学圆偏振镜(CPL镜)：由一片线偏振镜(PL)与一片四分之一波片(为特殊双折射材料),彼此胶合而成.该四分之一波片的光轴与线偏振镜的偏振光振动方向之间成45˚夹角.光线自线偏振镜一端射入为正向,自四分之一波片一端射入为反向.正向射向圆偏振镜的自然光,先后通过线偏振镜和四分之一波片后,即成为圆偏振光.P.16/28光学各种光的偏振特性P.17/28光学入射光检偏器旋转部分偏振光？椭圆偏振光？有消光线偏振光I变有消光I不变自然光？圆偏振光？λ/4波片I变无消光无消光椭圆偏振光部分偏振光I变I不变圆偏振光自然光第一步光振动状态的实验区分第二步P.18/28光学一、偏振光干涉从偏振片P得到的线偏振光经过晶片C后,成为两束相互之间有相位差而振动方向互相垂直的o光和e光.(相位差不等于π的整数倍时,构成椭圆偏振光.)偏振光的干涉人为双折射现象旋光现象圆偏振光再穿过一个偏振片A后,由于偏振片只有一个偏振化方向,所以通过偏振片后,这两束互相垂直的同频率、相位差恒定的光,具有了同一个振动方向,因此这两束光成了相干的偏振光.P1A光轴α1AoAeACA光轴oAeAαe2Ao2Aoe2=()nndπϕπλ∆−+2o2eAA与方向相反导致P.19/28光学若复色光入射时，晶体对不同波长的光干涉条件各不相同,因此在检偏器后应看到不同的颜色,这种情况称之为色偏振(chromaticpolarization)。色偏振取不同厚度的云母片将它们以各种图案贴在玻璃板上,并将其放在两个用白光照明的偏振片之间,出射光的颜色和亮度会发生变化.旋转上面的偏振片,可呈现彩色斑斓的图案花纹.P.20/28光学二、人为双折射有些各向同性的非晶体或液体,受外界的人为因素影响而转变为各向异性,呈现出双折射现象——称为人为双折射.光弹性效应(photoelasticeffect)某些非晶态透明物质(如玻璃、塑料等)，在机械外力的作用下发生形变时,其内部会产生应力分布,从而导致光学上的各向异性,也能呈现出双折射现象.这种现象称为光弹效应.P1P2λ··dFSF干涉有机玻璃C应力→各向异性→v各向不同→n各向不同→出现干涉条纹P.21/28光学透明介质插在两偏振片之间,不同地点因o光和e光的折射率不同会引起o光和e间不同的相位差,图片将呈现出反映这种差别的干涉图样.应力越集中地方,各向异性越强,干涉条纹越细密.在白光照射下,则显示出彩色的干涉图样.P.22/28光学电光效应(electroopticaleffect)(克尔效应)(1875年)某些各向同性的非晶体或液体等透明物质,在强电场作用下,能变为各向异性而显示双折射现象.l+-45°45°P1P2克尔盒d不加电场→液体各向同性→P2不透光加电场→液体呈单轴晶体性质,光轴平行→P2透光EP.23/28光学三、物质的旋光性(opticalactivity)旋光现象：偏振光在通过某些物质后,其振动面会以光的传播方向为轴转过一个角度的现象.P.24/28光学左旋物质:逆时针旋转右旋物质:顺时针旋转旋光物质(opticalactivesubstance)：具旋光性的物质石英晶体、葡萄糖、果糖（右旋）旋光度(θ)：偏振光通过旋光物质后,其振动面转过的角度.它与偏振光通过旋光晶体的距离d成正比dαθ=称为介质的旋光率α线偏振光检偏器起偏器自然光样品室对于旋光溶液：cdαθ=c为溶液的浓度P.25/28光学旋光仪P.26/28光学液晶显示器起偏器检偏器反射镜液晶(旋光物质)EK透明电极合上开关K：偏振光经过液晶使偏振化方向旋转90°，正好通过检偏器，反射后显示亮块。自然光足够大的电压又可以使得液晶方向与电场方向平行,这样光的偏极性就不会改变,光就可通过第二个偏光片.于是,可以控制光的明暗.P.27/28光学磁致旋光(法拉第旋光效应)磁旋光玻璃又叫法拉第旋光玻璃,是一种新颖的高科技领域中重要的透明光学功能材料,它能使一束平行于磁场的线偏振光的偏振面发生旋转,磁旋光玻璃广泛地应用于光学、电学、磁学等高科技领域.是高新技术密集产品的核心材料.利用这种材料可以制作光纤通信中的光隔离器,磁光调制器,磁光开关.磁旋光玻璃P.28/28光学光隔离器复习:§13.15,§13.16练习:思考题13-28~13-33习题13-40~13-41预习:§14.1§14.2