第3章,晶体双折射4平行偏振光的干涉.ppt
3-73-7 偏振光的干涉偏振光的干涉分振动面干涉分振动面干涉平行偏振光的干涉平行偏振光的干涉88 旋光现象旋光现象一、平行偏振光的干涉原理一、平行偏振光的干涉原理 偏偏振振光光垂垂直直通通过过波波片片，由由于于晶晶体体的的双双折折射射现现象象，按按其其振振动动方方向向（或或振振动动面面）分分解解为为o o光光和和e e光光，具具有有相相同同的的振振动动频频率率和和固固定定的的相相位位关关系系.若若将将它它们们投投影影到到同同一一方方向向,就能满足相干条件，实现偏振光的干涉就能满足相干条件，实现偏振光的干涉.分振动面干涉装置分振动面干涉装置波片波片C CP P1 1偏振片偏振片P P2 2偏振片偏振片I0(钠钠)自然光自然光偏振光偏振光I0/2o o光和光和e e光光1 P1 P1 1/P/P2 2:二、二、讨论讨论两种特例两种特例(2)(2)经过经过C C（波片）后（波片）后:附加相位差附加相位差 光轴光轴 P1 P2 AAoAe迎光迎光矢量图矢量图C(1)P(1)P1 1后后:线偏光线偏光,强度为强度为初始相位差初始相位差（3 3）在）在P P2 2后后,振幅为振幅为（4 4）相干光强相干光强:将将A Ao2 o2,A,Ae2 e2 和和 代入并整理得代入并整理得振幅投影相位差振幅投影相位差:最后两光振动投影到最后两光振动投影到 P P2 2上，形成干涉上，形成干涉 光轴光轴 P2 AAoAeAo2Ae2迎光迎光矢量图矢量图C（4 4）讨论）讨论:（设（设 固定不动固定不动.）出射光强出射光强最大最大.出射光强出射光强最小最小.(全全波片波片)时时,当当(a)(b)(半波片半波片)时时,当当可见，出射光强与可见，出射光强与 有关，与有关，与 有关有关2 P2 P1 1 P P2 2:（1 1）透过）透过P P1 1后，光强：后，光强：（2 2）进入波片）进入波片C C后后:o o光振幅光振幅e e光振幅光振幅波片后表面两振动：波片后表面两振动：振幅：振幅：A Ao o A Ae eP P1 1 P P2 2C CA A迎光迎光矢量图矢量图附加相位差：附加相位差：初始相位差初始相位差（3 3）相干光振幅）相干光振幅(透过透过P P2 2振幅）振幅）振幅投影相位差为：振幅投影相位差为：相干光强；相干光强；A Ao o A Ae eA Ao2o2A Ae2e2P P1 1 P P2 2C C迎光迎光矢量图矢量图（4 4）讨论）讨论:出射光强为出射光强为零零.（若（若 一定）一定）当当时时(波长片波长片)，(a)(b)当当(半波片半波片)时时,出射光强出射光强最大最大.整理得：整理得：同样，出射光强与同样，出射光强与 有关，与有关，与 有关有关这两种情况这两种情况光强互补光强互补.比较：比较：若若用用白白光光作作光光源源,对对于于同同一一厚厚度度的的波波片片,垂垂直直时时出出射射光光颜颜色色与与平平行行时时出出射射光光颜颜色色互互补补,即即两两种种情情况况下下的的出出射射光光加加起起来来为为白白光光.在在由由垂垂直直向向平平行行过过度度时时,出出射射光光颜颜色色会发生突然的变化会发生突然的变化,这种现象叫做这种现象叫做色偏振色偏振.劈尖晶片的等厚干涉花样劈尖晶片的等厚干涉花样晶片晶片C CM M偏振片偏振片N N偏振片偏振片I0(钠钠)自然光自然光三三.等厚干涉等厚干涉当偏振光的干涉装置中的晶片厚度不当偏振光的干涉装置中的晶片厚度不均匀时，具有相同厚度的地方，将产生同均匀时，具有相同厚度的地方，将产生同样的干涉光强，形成等厚干涉花样样的干涉光强，形成等厚干涉花样8 旋光现象旋光现象线偏振光振动线偏振光振动面转过的角度面转过的角度（为旋光系数）为旋光系数）溶液旋光物质溶液旋光物质:（C为溶液浓度）为溶液浓度）线偏振光在一些物质中传播时，振动面会转过一个角线偏振光在一些物质中传播时，振动面会转过一个角度，这种现象叫做旋光现象这种物质叫做旋光物质度，这种现象叫做旋光现象这种物质叫做旋光物质旋光晶体旋光晶体单色自单色自然光然光 8旋光现象旋光现象一、物质的旋光性：一、物质的旋光性：18111811年实验物理学家阿喇果发现，年实验物理学家阿喇果发现，线偏振光通过某些透明物质时，线偏振光通过某些透明物质时，其偏振面将旋转一定的角度。其偏振面将旋转一定的角度。旋光晶体旋光晶体单色自单色自然光然光 对于旋光性物质的对于旋光性物质的溶液溶液 设设 为偏振光通过旋光物质后振动面所转过的为偏振光通过旋光物质后振动面所转过的角度角度为为旋光物质的浓度旋光物质的浓度为为旋光物质的透光长度旋光物质的透光长度为为一与旋光物质有关的一与旋光物质有关的常量常量比旋光率比旋光率 对于旋光物质对于旋光物质旋光率旋光率 为为一与旋光物质及入射光的波长有关的有关的常量一与旋光物质及入射光的波长有关的有关的常量（一定一定）二二 旋光物质的分类旋光物质的分类 1）右旋物质右旋物质 面对着光源观察，使光振动面对着光源观察，使光振动面的旋转为顺时针的旋光物质面的旋转为顺时针的旋光物质.（如葡萄糖溶液）（如葡萄糖溶液）2）左旋物质左旋物质 面对着光源观察，使光振动面的面对着光源观察，使光振动面的旋转为逆时针的旋光物质旋转为逆时针的旋光物质.（如蔗糖溶液）（如蔗糖溶液）二、菲涅耳的解释：二、菲涅耳的解释：线偏振光可看作是同频率、线偏振光可看作是同频率、等振幅、有确定相位差的等振幅、有确定相位差的左左(L L)、右右(R R)旋圆偏振光旋圆偏振光的合成。的合成。设设:入射时入射时L L，R R 初相为初相为0 0，旋光物质长，旋光物质长d.d.即即EELERo 例如，石英晶体有左旋例如，石英晶体有左旋,右旋两类旋光体右旋两类旋光体,是因为它的分子的空间排列方式有两类。是因为它的分子的空间排列方式有两类。在出射面上它们在出射面上它们的位相，分别比的位相，分别比入射面处的位相入射面处的位相落后，落后，由图示，有：由图示，有：看旋转矢量图看旋转矢量图:(a)(b)dELERE(a)(b)ELERE R L 同一时刻同一时刻令令旋光率旋光率所以所以由上式看出，由上式看出，时，时，即振动面向左旋（对着光看）。即振动面向左旋（对着光看）。量糖术量糖术对溶液对溶液 据此可制成据此可制成“量糖计量糖计”，并发展为并发展为“量糖术量糖术”。其他应用：分析化工产品、药剂中的其他应用：分析化工产品、药剂中的 左、右旋光异构体的成分，左、右旋光异构体的成分，某些液体或溶液有左旋或右旋某些液体或溶液有左旋或右旋,是由于是由于 其分子本身具有螺旋状结构引起的。其分子本身具有螺旋状结构引起的。式中式中 天然的蔗糖天然的蔗糖(C(C1212H H2222O O1111)分子分子,不论是从甘蔗不论是从甘蔗 来还是从甜菜来来还是从甜菜来,都是右旋的。都是右旋的。天然氯霉素药能治病天然氯霉素药能治病,它是左旋的。它是左旋的。而正好人体所需要的葡萄糖而正好人体所需要的葡萄糖,其分子也是右旋的。其分子也是右旋的。生物体对生物体对 左旋左旋,右旋的物质能够识别并能右旋的物质能够识别并能作出选择。作出选择。而人工合成的氯霉素是左旋而人工合成的氯霉素是左旋,右旋各一半右旋各一半,只有一半有疗效只有一半有疗效,所以所以,它的价格只是它的价格只是天然氯霉素的一半。天然氯霉素的一半。磁致旋光磁致旋光利用人工方法也可产生旋光性，其中最利用人工方法也可产生旋光性，其中最重要的是重要的是磁致旋光磁致旋光，也称为也称为法拉第旋光法拉第旋光，是法拉第是法拉第18451845年发现的。年发现的。水、二硫化碳、食盐、乙醇等是磁致旋光物质。水、二硫化碳、食盐、乙醇等是磁致旋光物质。V V：费德尔常量费德尔常量磁致旋光效应也能用于光通讯磁致旋光效应也能用于光通讯:若磁场若磁场B B是由信号电流是由信号电流i i产生产生(或调制或调制)的的,信号电流信号电流i i的变化的变化磁场磁场B B的变化的变化,旋转角旋转角 变化变化,P P2 2通过的光强也变化通过的光强也变化.-这就是光通讯的原理这就是光通讯的原理.d磁致旋光物质磁致旋光物质B
