光折射偏振精选PPT.ppt
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1、光折射偏振1第1页,此课件共51页哦双折射会映射出双像双折射会映射出双像第2页,此课件共51页哦 方解石方解石oee o 以入射方向为以入射方向为轴旋转方解石轴旋转方解石方解石方解石偏偏振振片片双折射的两双折射的两束光振动方束光振动方向相互垂直向相互垂直【演示演示】方解石的双折射方解石的双折射第3页,此课件共51页哦当方解石晶体旋转时,当方解石晶体旋转时,e光的像围绕光的像围绕 o 光的像旋转。光的像旋转。o 光的像不动,光的像不动,光光光光双双折折射射纸面纸面方解石方解石 晶体晶体 o光的像光的像e光的像光的像第4页,此课件共51页哦光光光光双双折折射射纸面纸面方解石方解石 晶体晶体继续旋转
2、方解石晶体:继续旋转方解石晶体:第5页,此课件共51页哦光光光光双双折折射射纸面纸面方解石方解石 晶体晶体继续旋转方解石晶体:继续旋转方解石晶体:第6页,此课件共51页哦光光光光双双折折射射纸面纸面方解石方解石 晶体晶体继续旋转方解石晶体:继续旋转方解石晶体:第7页,此课件共51页哦光光光光双双折折射射纸面纸面方解石方解石 晶体晶体继续旋转方解石晶体:继续旋转方解石晶体:第8页,此课件共51页哦3、晶体的光轴、晶体的光轴(optical axis of crystal)当光在晶体内沿某个特殊方向传播时当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发不发 例例如如,方方解解石石晶晶体体(冰冰洲洲石石)的的光
3、光轴轴:由由钝钝顶角顶角引出的与三个棱边成等角的方向就是引出的与三个棱边成等角的方向就是光轴。光轴。光轴是一个特殊的光轴是一个特殊的方向,方向,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,如方解石。如方解石。双轴晶体:双轴晶体:有两个光轴的晶体,有两个光轴的晶体,如云毋。如云毋。该该方向方向称为晶体的称为晶体的光轴。光轴。生双折射,生双折射,直线均为光轴。直线均为光轴。凡平行于此方向的凡平行于此方向的第9页,此课件共51页哦方解石的光轴方解石的光轴第10页,此课件共51页哦4、主平面、主平面(principal plane)晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面晶体中光的传播方
4、向与晶体光轴构成的平面o光光光轴光轴o光的光的主平面主平面e光光光轴光轴e光的光的主平面主平面叫该束光的叫该束光的主平面。主平面。第11页,此课件共51页哦晶体的各晶体的各向异性:向异性:介电常数为介电常数为 x,y x=y z,CaCO3CaOCz光轴光轴光矢量垂直于光矢量垂直于光轴时,光轴时,光矢量振动方向与晶体光轴的夹角不同,光矢量振动方向与晶体光轴的夹角不同,介电常数就不同,光的传播速度也就不同。介电常数就不同,光的传播速度也就不同。二、晶体的主折射率,正晶体、负晶体二、晶体的主折射率,正晶体、负晶体介电常数为介电常数为 z光矢量光矢量 平行于平行于光轴时,光轴时,第12页,此课件共5
5、1页哦o光:光:no,ne 称为称为晶体的主折射率晶体的主折射率 正晶体:正晶体:ne no负晶体:负晶体:ne novo tve t光轴光轴 点波源点波源点波源点波源vo tve t光轴光轴 e光:光:(ve vo)如:石英、冰如:石英、冰如:方解石、红宝石如:方解石、红宝石vo t光轴光轴光轴光轴ve tvo t第13页,此课件共51页哦 ee三、单轴晶体中光传播的惠更斯作图法三、单轴晶体中光传播的惠更斯作图法 1、光轴平行晶体表面,自然光垂直入射、光轴平行晶体表面,自然光垂直入射光轴光轴晶晶体体 o、e方向上虽没分开,方向上虽没分开,下面以负晶体下面以负晶体(ve vo)为例,介绍该方法
6、:为例,介绍该方法:oo但速度上是分开的,但速度上是分开的,这仍是双折射。这仍是双折射。以惠更斯原理为依据的惠更斯作图法,以惠更斯原理为依据的惠更斯作图法,是研究光在晶体中传播的重要方法。是研究光在晶体中传播的重要方法。第14页,此课件共51页哦o e2、光轴平行晶体表面,且垂直入射面,、光轴平行晶体表面,且垂直入射面,晶体晶体 光轴光轴reivotveto ect自然光斜入射自然光斜入射在这种特殊的情况下,对在这种特殊的情况下,对e 光也可以用光也可以用折射定律。折射定律。r0第15页,此课件共51页哦3、光轴与晶体表面斜交,自然光垂直入射、光轴与晶体表面斜交,自然光垂直入射 e方解石方解石
7、光光轴轴o 此时此时e光的波面不再与其波射线垂直了。光的波面不再与其波射线垂直了。为什为什么?么?ooee晶体晶体光光轴轴这正是前面演示的情形。这正是前面演示的情形。第16页,此课件共51页哦11.5 椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光一、晶体起偏器件一、晶体起偏器件 1、晶体的二向色性、晶体偏振器、晶体的二向色性、晶体偏振器 某些晶体对某些晶体对o光和光和e光的吸收有很大差异,光的吸收有很大差异,例如,电气石对例如,电气石对o光有强烈吸收,光有强烈吸收,光轴光轴e光光电气石电气石光轴光轴对对e光光吸收很弱,吸收很弱,用它就可以产生线偏振光。用它就可以产生线偏振光。这叫晶体的这叫晶体的二
8、向色性二向色性(dichroism)。)。第17页,此课件共51页哦2、偏振棱镜、偏振棱镜l偏光棱镜:偏光棱镜:光轴的取光轴的取向使向使e光对应光对应的恰是的恰是 ne。no(1.6584)n(1.55)ne(1.4864)i 临界角,临界角,o 光全反射了,光全反射了,e 光可通过。光可通过。偏振棱镜偏振棱镜可由自然光获得可由自然光获得高质量高质量的线偏振光,的线偏振光,可由自然光获得原方向的线偏振光可由自然光获得原方向的线偏振光 光轴光轴光轴光轴方解石方解石方解石方解石加加拿拿大大树树胶胶(n=1.55)oe吸收涂层吸收涂层i格兰格兰 汤姆孙棱镜汤姆孙棱镜它又可分为它又可分为偏光棱镜偏光棱
9、镜和和偏光分束棱镜。偏光分束棱镜。第18页,此课件共51页哦l偏光分束棱镜:偏光分束棱镜:可由自然光获得分开的两束线偏振光可由自然光获得分开的两束线偏振光e12方解石方解石方解石方解石 oe光轴光轴光轴光轴沃拉斯顿棱镜沃拉斯顿棱镜o 光光进进入入到到第第1块块方方解解石石后后,o光光和和e光光在在方向上没有分开。方向上没有分开。由于方解石由于方解石2和方解石和方解石1二者光轴垂直,当光进入二者光轴垂直,当光进入到方解石到方解石2时,时,o 光变成光变成e光光(none):光密:光密光疏;光疏;而而e光变成光变成o 光:光疏光:光疏光密光密于是两光束在界面处发生折射而分开。于是两光束在界面处发生
10、折射而分开。第19页,此课件共51页哦二、晶体相移器件二、晶体相移器件 圆和椭圆偏振光的起偏圆和椭圆偏振光的起偏晶片晶片:光轴平行于光轴平行于表面的晶体薄片。表面的晶体薄片。y dxAAoAe线偏振光线偏振光光轴光轴 AAoAe 光轴光轴P椭圆椭圆(圆、线圆、线)偏振光偏振光d光轴光轴晶片晶片从晶片出射的从晶片出射的两束光由于出现相位差,两束光由于出现相位差,而合成为一束而合成为一束椭圆、圆或线偏振光。椭圆、圆或线偏振光。eeoo第20页,此课件共51页哦 在入射点,在入射点,o、e光的相位差为零或光的相位差为零或,在出射点晶,在出射点晶片对片对o、e光产生的光产生的附加相位差:附加相位差:,
11、出射光为椭圆,出射光为椭圆(圆圆)偏振光偏振光当当y dxAAoAe线偏振光线偏振光光轴光轴 椭圆(圆、线)偏振光椭圆(圆、线)偏振光d光轴光轴晶片晶片,出射光仍为线偏振光,出射光仍为线偏振光当当第21页,此课件共51页哦 1、四分之一波、四分之一波(晶晶)片片(quarter-wave plate)线偏振光线偏振光圆偏振光圆偏振光线偏振光线偏振光线偏振光线偏振光可从线偏振光获得椭圆或圆偏振光可从线偏振光获得椭圆或圆偏振光(或相反或相反)厚度满足厚度满足线偏振光线偏振光椭圆偏振光椭圆偏振光y dxAAoAe线偏振光线偏振光光轴光轴 AAoAe 光轴光轴P椭圆椭圆(圆、线圆、线)偏振光偏振光d光
12、轴光轴晶片晶片第22页,此课件共51页哦2、二分之一波片、二分之一波片可使线偏振光振动面转过可使线偏振光振动面转过2 角度角度3、全波片、全波片【演示演示】四分之一波片四分之一波片 二分之一波片二分之一波片 注意:注意:波片是对某个确定波长波片是对某个确定波长 而言的而言的 A入入A出出光轴光轴AoAe第23页,此课件共51页哦三、椭圆与圆偏振光的检偏三、椭圆与圆偏振光的检偏【思考思考】如何用四分之一波片和偏振片区分如何用四分之一波片和偏振片区分部分偏振光部分偏振光和和椭圆偏振光椭圆偏振光自然光自然光和和圆偏振光圆偏振光第24页,此课件共51页哦 四四分分之之一一波波片片圆偏振光圆偏振光自然光
13、自然光自然光自然光线偏振光线偏振光 偏偏振振片片(转转动动)线偏振光线偏振光 I不变不变线偏振光线偏振光I 变,有消光变,有消光以入射光方向为轴以入射光方向为轴 四四分分之之一一波波片片椭圆偏振光椭圆偏振光部分偏振光部分偏振光线偏振光线偏振光 偏偏振振片片(转转动动)线偏振光线偏振光I 变,有消光变,有消光 部分部分偏振光偏振光 光轴平行最大光强或最小光强方向放置光轴平行最大光强或最小光强方向放置线偏振光线偏振光I变变,无消光无消光或光轴平行椭圆偏振光的长轴或短轴放置或光轴平行椭圆偏振光的长轴或短轴放置第25页,此课件共51页哦l如如何何区区分分由由自自然然光光和和椭椭圆圆偏偏振振光光组组成成
14、的的 部部分分偏偏振振光光,与与由由自自然然光光和和线线偏偏振振光光组组成成 的的部部分分偏偏振振光?光?【思考思考】l如如何何区区分分由由自自然然光光和和圆圆偏偏振振光光组组成成的的部部分分 偏偏振振光,与自然光?光,与自然光?第26页,此课件共51页哦11.6 偏振光的干涉偏振光的干涉一、偏振光干涉装置一、偏振光干涉装置偏振化方向偏振化方向偏振片偏振片P2 单色自然光单色自然光偏振片偏振片P1偏振化方向偏振化方向 d晶片晶片C光轴方向光轴方向二、偏振光干涉的分析二、偏振光干涉的分析1、振幅关系、振幅关系AoA2oP2P1CA1AeA2e 在在P2 后:后:相干相干在在P1 后:后:屏屏不相
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