光学光的偏振PPT讲稿.ppt

《光学光的偏振PPT讲稿.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光学光的偏振PPT讲稿.ppt（121页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、光学光的偏振第1页，共121页，编辑于2022年，星期五15.11 15.11 光的偏振光的偏振 线偏振光和自然光线偏振光和自然光主要内容：主要内容：1.1.线偏振光线偏振光2.2.圆偏振光和椭圆偏振光圆偏振光和椭圆偏振光3.3.自然光自然光第2页，共121页，编辑于2022年，星期五横波的偏振性横波的偏振性振动面振动面：光矢量：光矢量E E与传播方向组成的平面。与传播方向组成的平面。偏振偏振:E:E的振动方向对传播方向的不对称性。的振动方向对传播方向的不对称性。光光矢矢量量振振动动面面v0HE只有横波才有偏振现象只有横波才有偏振现象第3页，共121页，编辑于2022年，星期五15.11.1

2、15.11.1 线偏振光线偏振光(光矢量平行板面光矢量平行板面)(光矢量垂直板面光矢量垂直板面)线偏振光的表示法线偏振光的表示法振动面振动面第4页，共121页，编辑于2022年，星期五15.11.2 15.11.2 圆偏振光和椭圆偏振光圆偏振光和椭圆偏振光1.1.圆偏振光圆偏振光u右旋圆偏振光右旋圆偏振光截面图截面图叠加图叠加图第5页，共121页，编辑于2022年，星期五截面图截面图叠加图叠加图u左旋圆偏振光左旋圆偏振光圆偏振光的表示法圆偏振光的表示法或或第6页，共121页，编辑于2022年，星期五2.2.椭圆偏振光椭圆偏振光 截面图截面图叠加图叠加图右旋椭圆偏振光右旋椭圆偏振光左旋椭圆偏振光

3、左旋椭圆偏振光椭圆偏振光的表示法椭圆偏振光的表示法或或第7页，共121页，编辑于2022年，星期五15.11.3 15.11.3 自然光自然光1.1.自然光自然光自然光的表示法自然光的表示法x xy y2.2.部分偏振光部分偏振光部分偏振光的表示法部分偏振光的表示法第8页，共121页，编辑于2022年，星期五第一第一 如何判别光源的如何判别光源的偏振态偏振态偏振光的检验偏振光的检验三个基本途径三个基本途径原理：原理：1 1、二向色性、二向色性 2 2、布儒斯特定律、布儒斯特定律3 3、双折射、双折射第二第二 如何从普通光源中如何从普通光源中取得偏振光取得偏振光从实用的角度从实用的角度 必须解决

4、必须解决两两大问题大问题第9页，共121页，编辑于2022年，星期五偏偏振振化化方方向向自自然然光光振振线线偏偏光光偏振片偏振片第一种第一种从普通光源中获取偏振光的方法利从普通光源中获取偏振光的方法利用偏振片（二向色性）可以获取偏振光用偏振片（二向色性）可以获取偏振光15.12 15.12 偏振片的起偏和检偏偏振片的起偏和检偏 马吕斯定律马吕斯定律15.12.1 15.12.1 偏振片的起偏和检偏偏振片的起偏和检偏偏振片偏振片 大分子物质大分子物质对振动方向反映出对振动方向反映出吸吸收系数收系数不同不同通光方向或通光方向或偏振化方向偏振化方向该偏振片可以从自然光中取得偏振光所以该偏振片可以从自

5、然光中取得偏振光所以 称为起偏器称为起偏器第10页，共121页，编辑于2022年，星期五形象说明偏振片形象说明偏振片的原理的原理通光方向通光方向腰横别扁担进不了城门腰横别扁担进不了城门第11页，共121页，编辑于2022年，星期五偏振状态的偏振状态的(初步初步)检验检验 所谓所谓初步初步：就上述就上述三种三种偏振态的检验而言偏振态的检验而言 实际上还有椭圆和圆偏振态实际上还有椭圆和圆偏振态1.1.装置装置入射光入射光出射光出射光观察出射光强观察出射光强的变化的变化该偏振片称该偏振片称检偏器检偏器偏振片偏振片第12页，共121页，编辑于2022年，星期五入射光入射光出射光出射光观察出射光强观察出

6、射光强的变化的变化2.检验检验消光消光不变不变入射光入射光入射光入射光入射光入射光线偏振线偏振自然光自然光部分偏振部分偏振光强变化光强变化第13页，共121页，编辑于2022年，星期五.起偏器起偏器检偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化光强发生变化第14页，共121页，编辑于2022年，星期五.检偏器检偏器.起偏器起偏器自然光自然光线偏振光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化光强发生变化第15页，共121页，编辑于2022年，星期五.检偏器检偏器.起偏器起偏器自然光自然光线偏振光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，偏振

7、光通过旋转的检偏器，光强发生变化光强发生变化第16页，共121页，编辑于2022年，星期五.检偏器检偏器.起偏器起偏器自然光自然光线偏振光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化光强发生变化第17页，共121页，编辑于2022年，星期五.检偏器检偏器.起偏器起偏器自然光自然光线偏振光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化光强发生变化第18页，共121页，编辑于2022年，星期五.检偏器检偏器.起偏器起偏器自然光自然光线偏振光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化光强发生变化第19页，共121页，编辑于202

8、2年，星期五.检偏器检偏器自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光第20页，共121页，编辑于2022年，星期五15.12.2 15.12.2 马吕斯定律马吕斯定律 线线偏振光偏振光通过偏振片后的光强通过偏振片后的光强通光方向通光方向反映光矢量对传播方向不对称反映光矢量对传播方向不对称线偏振光线偏振光第21页，共121页，编辑于2022年，星期五思考思考1：两个正交偏振片中间再加一个偏振片两个正交偏振片中间再加一个偏振片 将出现什么现象？将出现什么现象？PA第22页，共121页，编辑于2022年，星期五 思考思考2：光强为光强为I0 的一束自然光的一束自然光,依次

9、通过三个偏振片依次通过三个偏振片P1、P2、P3 已知已知P1 和和 P3 的偏振化方向相互垂直的偏振化方向相互垂直 且偏振片无吸收且偏振片无吸收，若以入射光为轴以角速，若以入射光为轴以角速度度旋转旋转P2 ,t=0时时P1/P2,则通过这三个偏振片后的光强则通过这三个偏振片后的光强是是_ 当当t为为_时时 I有最大值有最大值_ P P1 1P P2 2P P3 3自然光自然光第23页，共121页，编辑于2022年，星期五15.1315.13、反射和折射光的偏振、反射和折射光的偏振 布儒斯特定律布儒斯特定律反射和折射时光的偏振反射和折射时光的偏振自然光自然光部分部分偏振光偏振光反射和折射过程会

10、使入射的自然光一定程度的偏振化反射和折射过程会使入射的自然光一定程度的偏振化部分部分偏振光偏振光第24页，共121页，编辑于2022年，星期五 反射光的偏振化程度和入射角有关，当入射反射光的偏振化程度和入射角有关，当入射角等于某一角等于某一特定值特定值i i0 0且满足且满足这时反射光成为线偏振光，这时反射光成为线偏振光，折射光折射光 为部分偏振光为部分偏振光。布儒斯特定律布儒斯特定律自然光自然光线偏振光线偏振光部分偏振光部分偏振光起偏振角起偏振角布儒斯特角布儒斯特角第25页，共121页，编辑于2022年，星期五证明证明 由折射定律由折射定律 第26页，共121页，编辑于2022年，星期五思考

11、：思考：如果入射光中只有垂直入射面的振动分量如果入射光中只有垂直入射面的振动分量则反射光和透射光的偏振状态如何？则反射光和透射光的偏振状态如何？平行入射面的光振动全透过平行入射面的光振动全透过光在两各向同性介质表面入射时，光在两各向同性介质表面入射时，如果入射角与两介质折射率存在下如果入射角与两介质折射率存在下述关系述关系第27页，共121页，编辑于2022年，星期五利用玻璃片堆产生线偏振光利用玻璃片堆产生线偏振光i i0 0(接近线偏振光接近线偏振光)玻璃片堆玻璃片堆最后获得两束振动面互相垂直的线偏振光最后获得两束振动面互相垂直的线偏振光第28页，共121页，编辑于2022年，星期五玻璃堆玻

12、璃堆接近线偏振光接近线偏振光布儒斯特角布儒斯特角最后获得两束振动面互相垂直的线偏振光最后获得两束振动面互相垂直的线偏振光第29页，共121页，编辑于2022年，星期五例例 1 1、已知、已知 如图所示如图所示 有三块有三块偏振片偏振片 p p1 1，p p2 2，p p3 3，第一块和，第一块和第三块偏振化方向互相垂直第三块偏振化方向互相垂直 ，第一，第一块块 与第二块偏振化方向成与第二块偏振化方向成 角角 ，入射光为自然光入射光为自然光 ，光，光 强为强为 I I0 0，求，求透射光光强透射光光强 。解解 P P1 1P P2 2P P3 3I I0 0I II I1 1I I2 2由马吕斯

13、定律有由马吕斯定律有 第30页，共121页，编辑于2022年，星期五例例 2 2、一束自然光以、一束自然光以 60 600 0角入射到玻璃表面上角入射到玻璃表面上 ，若，若反射光是反射光是 完全偏振光完全偏振光 ，求透射光的折射角和玻璃，求透射光的折射角和玻璃的折射率的折射率 。解解 由布儒斯特定律由布儒斯特定律 折射角折射角 玻璃的折射率玻璃的折射率 第31页，共121页，编辑于2022年，星期五 偏振片的应用很广：偏振片的应用很广：观看立体电影的眼镜，左右两个镜片就是由观看立体电影的眼镜，左右两个镜片就是由相互垂直的偏振片组成。相互垂直的偏振片组成。第32页，共121页，编辑于2022年，

14、星期五驾驶员戴上偏振太阳镜可以防止马路反射光的炫目。驾驶员戴上偏振太阳镜可以防止马路反射光的炫目。照相机按上偏振镜可以产生不同的效果，看出来了吗？照相机按上偏振镜可以产生不同的效果，看出来了吗？偏振片也可以制成太阳镜和照相机的滤光镜。偏振片也可以制成太阳镜和照相机的滤光镜。第33页，共121页，编辑于2022年，星期五有反射光干扰的橱窗有反射光干扰的橱窗在照相机镜头前加偏振片在照相机镜头前加偏振片消除了反射光的干扰消除了反射光的干扰第34页，共121页，编辑于2022年，星期五总结前述：从普通光源中获得线偏振光的方法总结前述：从普通光源中获得线偏振光的方法1.1.利用各向异性物质的利用各向异性

15、物质的二向色性二向色性(偏振片偏振片)物质对振动方向显现出物质对振动方向显现出吸收系数吸收系数的不同的不同2.2.利用自然光在两个各向同性介质表面的利用自然光在两个各向同性介质表面的反射反射 (布儒斯特仪布儒斯特仪)物质对振动方向显现出物质对振动方向显现出反射系数反射系数的不同的不同3.3.利用各向异性晶体的利用各向异性晶体的双折射双折射(晶体偏振器晶体偏振器)物质对振动方向显现出物质对振动方向显现出传播速度传播速度的不同的不同第35页，共121页，编辑于2022年，星期五15.14 15.14 光的双折射光的双折射 15.14.115.14.1、光在晶体中的双折射、光在晶体中的双折射 方解石

16、晶体的双折射现象。方解石晶体的双折射现象。一、双折射现象：一、双折射现象：一束光进入某种晶体一束光进入某种晶体后会出现两束折射光后会出现两束折射光的现象。的现象。第36页，共121页，编辑于2022年，星期五光光光光双双折折射射纸面纸面令方解石晶体绕光线旋转令方解石晶体绕光线旋转第37页，共121页，编辑于2022年，星期五光光光光双双折折射射纸面纸面第38页，共121页，编辑于2022年，星期五光光光光双双折折射射纸面纸面第39页，共121页，编辑于2022年，星期五双折射材料双折射材料寻常光线（寻常光线（o o光）光）：恒遵守通常折射定律的光线。：恒遵守通常折射定律的光线。非常光线（非常光

17、线（e e光）：光）：不遵守通常折射定律的光线。不遵守通常折射定律的光线。o 光光 e 光的光的 偏振状态偏振状态均是偏振光均是偏振光两者振动方向两者振动方向 近乎垂直近乎垂直第40页，共121页，编辑于2022年，星期五单轴晶体单轴晶体：只有一个光轴的晶体。：只有一个光轴的晶体。双轴晶体：双轴晶体：有二个光轴的晶体。有二个光轴的晶体。二、晶体的光轴二、晶体的光轴 光线的主平面光线的主平面1.1.光轴光轴(方向方向)在这个方向上在这个方向上 不发生双折射不发生双折射称这个特殊方向为晶体的光轴称这个特殊方向为晶体的光轴A AB B光轴光轴102102注意：光轴在晶体内；光轴是一个方向注意：光轴在

18、晶体内；光轴是一个方向第41页，共121页，编辑于2022年，星期五2 2、主平面：、主平面：晶体中任意一条光线与光轴构成的平面。晶体中任意一条光线与光轴构成的平面。实验表明：实验表明：o o 光的光振动垂直于它的主平面，光的光振动垂直于它的主平面，e e 光的光光的光振动平行于它的主平面。振动平行于它的主平面。当入射光线正好在光轴当入射光线正好在光轴与晶体表面法线所组成的平与晶体表面法线所组成的平面内（即光轴位于入射面内）面内（即光轴位于入射面内）时，时，o o 光和光和 e e 光的主平面以光的主平面以及入射面三者重合，这个重及入射面三者重合，这个重合面称合面称为主截面为主截面。光轴光轴入

19、射面入射面法线法线o o光的主光的主平面平面e e 光的主平光的主平面面第42页，共121页，编辑于2022年，星期五晶体对晶体对 e e 光的主折射率：光的主折射率：晶体对晶体对 o o 光的主折射率：光的主折射率：晶晶 体体n no on ne e晶晶 体体n no on ne e方解石方解石1.65841.65841.48641.4864石英石英1.54431.54431.55341.5534电石气电石气1.6691.6691.6381.638冰冰1.3091.3091.3131.313白云石白云石1.68111.68111.5001.500硝酸钠硝酸钠1.5851.5851.3371.

20、337几种单轴晶体的折射率（对波长为几种单轴晶体的折射率（对波长为589.3nm589.3nm的钠光）的钠光）第43页，共121页，编辑于2022年，星期五o o 光在晶体中各个方向上的传播速度相同。光在晶体中各个方向上的传播速度相同。e e 光在晶体中各个方向上的传播速度不同。光在晶体中各个方向上的传播速度不同。正晶体正晶体负晶体负晶体光轴光轴光轴光轴 .900oe220680oeAMCN自然光自然光加拿大树胶加拿大树胶光光轴轴=770临界角临界角，且且n加加ne.e光不会发生全反射光不会发生全反射.第63页，共121页，编辑于2022年，星期五尼可耳棱镜可以用作起偏器与检偏器。尼可耳棱镜可

21、以用作起偏器与检偏器。.格兰格兰格兰格兰-泰勒棱镜泰勒棱镜泰勒棱镜泰勒棱镜格兰格兰格兰格兰-傅科棱镜傅科棱镜傅科棱镜傅科棱镜第64页，共121页，编辑于2022年，星期五15.15.2.15.15.2.沃拉斯顿棱镜沃拉斯顿棱镜光从棱镜光从棱镜1 1进入棱镜进入棱镜2 2时：时：o o光光(点点)变变e e光光 光密光密光疏光疏 折射角入射角折射角入射角;e e光光(道道)变变o o光光 光光疏疏光光密密 折射角入射角，折射角入射角，二者分开。二者分开。进入空气后进入空气后,均是由光密均是由光密光疏，光疏，可得到进一步分开的二束线偏振光。可得到进一步分开的二束线偏振光。12方解石方解石方解石方解

22、石 oe光轴光轴光轴光轴（偏光分束镜）（偏光分束镜）no(1.6584)n(1.55)ne(1.4864)由光轴相互垂直的方解石三角棱由光轴相互垂直的方解石三角棱镜构成镜构成第65页，共121页，编辑于2022年，星期五15.15.315.15.3、波晶片（晶体移相器）波晶片（晶体移相器）光轴平行于表面且厚度均匀的晶片光轴平行于表面且厚度均匀的晶片波晶片波晶片 光束垂直入射到波晶片后，分解为光束垂直入射到波晶片后，分解为 o o 光和光和 e e 光，传播方光，传播方向相同，但速度不同，出射光为两束位相有差别，振动方向相同，但速度不同，出射光为两束位相有差别，振动方向相互垂直的偏振光。向相互垂

23、直的偏振光。o o 光光e e 光光第66页，共121页，编辑于2022年，星期五光经过光程为光经过光程为位相改变为位相改变为光经过光程为光经过光程为位相改变为位相改变为光的相位差为光的相位差为出射出射光和光和波晶片波晶片o o 光光e e 光光第67页，共121页，编辑于2022年，星期五*若若O O光和光和e e光的相位差为：光的相位差为：；则波片的厚度为：；则波片的厚度为：该波片称为波长片或该波片称为波长片或全全波片波片。光程差为波长的。光程差为波长的整数倍。整数倍。*若若O O光和光和e e光相位差为：光相位差为：，则波片的厚度为：，则波片的厚度为：称为二分之一波片或半称为二分之一波片

24、或半波片。波片。光程差为半波长光程差为半波长的奇数倍。的奇数倍。波晶片分类：波晶片分类：第68页，共121页，编辑于2022年，星期五称为四分之一波片。称为四分之一波片。光程差为光程差为1/41/4波长的波长的奇数倍。奇数倍。*若若O O光和光和e e光相位差为：光相位差为：，则波片的厚度为：，则波片的厚度为：波晶片分类：波晶片分类：波片的作用是使通过它的波片的作用是使通过它的O O光和光和e e光有相位上的光有相位上的改变，因此也称为相位延迟器。在偏振光分析中有改变，因此也称为相位延迟器。在偏振光分析中有着独特的作用。着独特的作用。第69页，共121页，编辑于2022年，星期五例（例（P27

25、3P273例例15153131）：）：在两偏振片在两偏振片P1 P2 之间插入之间插入1/4波片，波片，并使其光轴与并使其光轴与P1 的偏振化方向间成的偏振化方向间成45角。光强为角。光强为 I0 的的单色自然光垂直入射于单色自然光垂直入射于P1 ，转动，转动P2 ，求透过，求透过P2 的光强。的光强。解：解：C CA Ae eO OA Ao oA A2o2oA A2e2eP P1 1P P2 2A A1 1C 表示波片的光轴方向表示波片的光轴方向 表示表示P2 和和C 的夹角的夹角 单色自然光经单色自然光经P1后为线偏振后为线偏振光，振幅为光，振幅为A1，经，经1/4波片后为波片后为圆偏振光

26、圆偏振光第84页，共121页，编辑于2022年，星期五两个分振动透过两个分振动透过P2 的振幅都只是它们沿的振幅都只是它们沿P2 方向的投影。方向的投影。它们的相差为它们的相差为/2 以以A 表示这两个具有恒定相差表示这两个具有恒定相差并沿同一方向振动的光矢量的合振幅，并沿同一方向振动的光矢量的合振幅，则有则有CAeOAoA2oA2eP1P2A1第85页，共121页，编辑于2022年，星期五 此结果表明，通过此结果表明，通过P2的光强只有圆偏振光的一的光强只有圆偏振光的一半，也是透过半，也是透过P1的线偏振光光强的线偏振光光强 I1的一半，即的一半，即第86页，共121页，编辑于2022年，星

27、期五15.16 15.16 偏振光的干涉偏振光的干涉 人工双折射人工双折射 单色自然光通过一个偏振片以后，垂直射单色自然光通过一个偏振片以后，垂直射在光轴平行于表面的晶片，从晶片出来的是在光轴平行于表面的晶片，从晶片出来的是两束传播方向相同、振动方向相互垂直、频两束传播方向相同、振动方向相互垂直、频率相等、有恒定相位差的线偏振光。率相等、有恒定相位差的线偏振光。它们能否干涉？它们能否干涉？单色自然光单色自然光不能干涉！不能干涉！15.16.1 15.16.1 偏振光的干涉偏振光的干涉第87页，共121页，编辑于2022年，星期五(忽略吸收和其它损耗忽略吸收和其它损耗)由振幅矢量图，知：由振幅矢

28、量图，知：后面再放一个偏振片后面再放一个偏振片P P2 2,P,P2 2后面就可以看到干涉后面就可以看到干涉.通常是让通常是让P P1 1 P P2 2P P2 2P P1 1C CA A1 1A Ae eA Ao oA A2 2o oA A2 2e e d d晶片晶片C C 偏振片偏振片P P2 2偏振化方向偏振化方向 偏振片偏振片P P1 1偏振化方向偏振化方向光轴方向光轴方向单色单色自然光自然光第88页，共121页，编辑于2022年，星期五使干涉衬比度好。使干涉衬比度好。可见可见由振幅矢量图的投影关系知由振幅矢量图的投影关系知,A,A2020和和A A2e2e的正方向的正方向相反，所以有

29、附加相差相反，所以有附加相差 .（若（若P P1 1、P P2 2夹角小于夹角小于，则无附加相差）。，则无附加相差）。P2P1CA1AeAoA2oA2e 第89页，共121页，编辑于2022年，星期五 通过通过 P P2 2 后两束偏振光的相位差为后两束偏振光的相位差为 光强光强 I I A A2 22020+A+A2 22e2e+2A+2A2020A A2e2ecoscos-相长干涉，亮相长干涉，亮-相消干涉，暗相消干涉，暗（k=1,2,3-k=1,2,3-）若单色光入射，且若单色光入射，且d d不均匀，不均匀，则屏上出现等厚干涉条纹。则屏上出现等厚干涉条纹。第90页，共121页，编辑于20

30、22年，星期五石英劈尖的偏振光干涉（等厚条纹）石英劈尖的偏振光干涉（等厚条纹）第91页，共121页，编辑于2022年，星期五 若白光入射，而若白光入射，而d d 均匀，均匀，则屏上由于某种则屏上由于某种 颜色干涉相消，另一些颜色干涉相长，颜色干涉相消，另一些颜色干涉相长，而呈现它的互补色。而呈现它的互补色。如红色（或蓝色）相消如红色（或蓝色）相消显绿色（或黄色），这叫（显）显绿色（或黄色），这叫（显）色偏色偏振振.若白光入射，且若白光入射，且d d不均匀，不均匀，则屏上出现彩色则屏上出现彩色 条纹。条纹。屏屏 第92页，共121页，编辑于2022年，星期五硫代硫酸钠晶片的色偏振图片硫代硫酸钠晶

31、片的色偏振图片第93页，共121页，编辑于2022年，星期五偏振光的干涉有许多应用，其基本思想是偏振光的干涉有许多应用，其基本思想是由光的干涉情况反推晶片情况。由光的干涉情况反推晶片情况。色偏振是检验材料有无双折射效应的灵敏方法色偏振是检验材料有无双折射效应的灵敏方法 用显微镜观察各种材料在白光下的色偏振用显微镜观察各种材料在白光下的色偏振可以分析物质内部的某些结构可以分析物质内部的某些结构偏光显微术偏光显微术第94页，共121页，编辑于2022年，星期五利用偏振光干涉看到的结冰过程利用偏振光干涉看到的结冰过程第95页，共121页，编辑于2022年，星期五15.16.2 15.16.2 人工双

32、折射人工双折射 人工双折射是用人工的方法造成各向异性人工双折射是用人工的方法造成各向异性,从而获得双折射的现象从而获得双折射的现象.。一、光弹效应（一、光弹效应（photoelastic effectphotoelastic effect）光弹效应也叫应力双折射效应。光弹效应也叫应力双折射效应。将有机玻璃取代晶片将有机玻璃取代晶片,加力的方向即光轴的方向加力的方向即光轴的方向.P1P2 dFSF干涉干涉有机玻璃有机玻璃C第96页，共121页，编辑于2022年，星期五应力（应力（F/SF/S）各向异性各向异性光速光速V V各向不同各向不同 n n 各向不同，在一定应力范围内各向不同，在一定应力范

33、围内,有：有：若应力均匀若应力均匀,则观察到均匀的干涉光强则观察到均匀的干涉光强.若应力不均匀若应力不均匀,若各处若各处 F/S F/S不同不同 各处各处 不同不同 出现干涉条纹出现干涉条纹.第97页，共121页，编辑于2022年，星期五应力变化大的地方应力变化大的地方,条纹密条纹密;应力变化小的地方应力变化小的地方,条纹疏条纹疏.模模型型的的光光弹弹图图象象钓钓钩钩的的光光弹弹图图象象第98页，共121页，编辑于2022年，星期五二、电光效应二、电光效应电光效应也叫电光效应也叫电致双折射效应电致双折射效应。1.1.克尔效应克尔效应（kerr effect)kerr effect)将克尔盒取代

34、晶片的位置将克尔盒取代晶片的位置,加电场的方向加电场的方向即光轴的方向即光轴的方向.l l+-4545 4545 P P1 1P P2 2克尔盒克尔盒d d第99页，共121页，编辑于2022年，星期五克尔盒内充某种液体克尔盒内充某种液体(如如硝基苯硝基苯)，加电场加电场液体各向异性（由于分子定向液体各向异性（由于分子定向 排列的缘故，呈单轴晶体性质）排列的缘故，呈单轴晶体性质）光轴光轴 通光；通光；不加电场不加电场液体恢复各向同性液体恢复各向同性 P P2 2不通不通有有 E E 电场强度，电场强度，k k 克尔常数克尔常数 对硝基苯对硝基苯(C(C6 6H H5 5NONO2 2)第100

35、页，共121页，编辑于2022年，星期五经过克尔盒经过克尔盒的两束光的位相差为的两束光的位相差为它正比于它正比于U U2 2,因此也称为因此也称为二次电光效应二次电光效应.应用应用:可作光开关（克尔盒的响应时间极短，可作光开关（克尔盒的响应时间极短，每秒能够动作每秒能够动作10109 9次）和光调制器。次）和光调制器。用于高速摄影、光测距、激光通讯用于高速摄影、光测距、激光通讯克尔盒有很多缺点：硝基苯有毒，易爆炸，克尔盒有很多缺点：硝基苯有毒，易爆炸，需极高纯度和高电压，故现在很少用。需极高纯度和高电压，故现在很少用。第101页，共121页，编辑于2022年，星期五后空翻动作后空翻动作高速摄影

36、图片：高速摄影图片：击高尔夫球的动作击高尔夫球的动作第104页，共121页，编辑于2022年，星期五牛牛奶奶滴滴向向盘盘中中的的牛牛奶奶第105页，共121页，编辑于2022年，星期五子弹射穿苹果的瞬间子弹射穿苹果的瞬间第106页，共121页，编辑于2022年，星期五光轴平行磁场光轴平行磁场，且，且 这种效应很弱，需要很强的这种效应很弱，需要很强的磁场才能观察到。磁场才能观察到。三、磁致双折射（补充）三、磁致双折射（补充）类似于电场的克尔效应，某些透明液体类似于电场的克尔效应，某些透明液体在磁场在磁场 H H 作用下变为各向异性，性质作用下变为各向异性，性质类似于单轴晶体。类似于单轴晶体。二次

37、效应。二次效应。第107页，共121页，编辑于2022年，星期五15.1715.17旋光效应简介旋光效应简介一、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。d偏振片偏振片2偏振化方向偏振化方向 单色单色自然光自然光偏振片偏振片1偏振化方向偏振化方向光轴方向光轴方向P P2 2P P2 2石英晶片石英晶片(不产生双折射不产生双折射)（原消光）（原消光）（现消光）（现消光）第108页，共121页，编辑于2022年，星期五这种能使线偏振光

38、的振动面发生旋转的性质，这种能使线偏振光的振动面发生旋转的性质，称为称为旋光性。旋光性。a a旋光率旋光率 a a 取决于入射光取决于入射光的波长和旋光物质。的波长和旋光物质。旋光物质旋光物质 d具有旋光性的物质：如石英、糖的水溶液、具有旋光性的物质：如石英、糖的水溶液、酒石酸溶液、松节油等。酒石酸溶液、松节油等。迎着光看，振动面迎着光看，振动面 顺时针转的为右旋物质，顺时针转的为右旋物质，振动面振动面 逆时针转的为左旋物质。逆时针转的为左旋物质。第109页，共121页，编辑于2022年，星期五三、量糖术三、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

39、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。式中式中第113页，共121页，编辑于2022年，星期五 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

40、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。第114页，共121页，编辑于2022年，星期五四、磁致旋光（补充）四、磁致旋光（补充）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，也称为法拉第旋转法拉第旋转，是法拉第是法拉第18461846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。第115页，共121页，编辑于2022年，星期五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第116页，共121页，编辑于2022年，星期五