2021-2022学年高二物理竞赛课件：椭圆偏振光和圆偏振光.pptx

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1、椭圆偏振光和圆偏振光2 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向色性二向色性（dichroism）。）。产产 生生 双双 折折 射射 的的 原原 因因O光波阵面光波阵面 光波阵面光波阵面光轴光轴 寻寻常常光光线线 在在晶晶体体中中各方向上传

2、播速度相同各方向上传播速度相同.常量常量 非非常常光光线线 晶晶体体中中各各方方向向上上传传播播速速度度不不同同,随随方向改变而改变方向改变而改变.为主折射率为主折射率光轴光轴 当当光光在在一一晶晶体体表表面面入入射射时时，此此表表面面的的法线与光轴所成的平面法线与光轴所成的平面.当当入入射射面面是是主主截截面面时时，O光光的的振振动动垂垂直直主主截截面面；光光的的振振动动平平行行于于主主截截面面.（此此时三面重合）时三面重合）光轴光轴 光光 光光 主截面主截面 5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

3、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。晶体的主折射率，正晶体、负晶体晶体的主折射率，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，6o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

4、 尼科耳棱镜尼科耳棱镜BCAD 光光光光加拿大树胶加拿大树胶尼科耳棱镜可用于起偏和检偏尼科耳棱镜可用于起偏和检偏9例例 两个尼科耳棱镜主截面之间的夹角由两个尼科耳棱镜主截面之间的夹角由300转到转到450。(1)当入射光是自然光时，求转动前后透射光强度之比；当入射光是自然光时，求转动前后透射光强度之比；(2)当入射光是偏振光时，求转动前后透射光强度之比当入射光是偏振光时，求转动前后透射光强度之比解：解：（1），所以所以。（2）若偏振光振动方向垂直于第一个尼科耳棱镜）若偏振光振动方向垂直于第一个尼科耳棱镜的主截面时，则该光不能通过第一个尼科耳棱镜，也的主截面时，则该光不能通过第一个尼科耳棱镜，也

5、就是没有光透过第二个尼科耳棱镜；若偏振光振动方就是没有光透过第二个尼科耳棱镜；若偏振光振动方向与第一个尼科耳棱镜的主截面不垂直且夹角为向与第一个尼科耳棱镜的主截面不垂直且夹角为时，时，同理可得同理可得10 ee单轴晶体中光传播的惠更斯作图法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：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

6、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。11o 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。r0123、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。为为什么？什么？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。132、偏振棱镜、偏振棱镜

7、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镜和和偏光分束棱镜。偏光分束棱镜。14l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，当光二者光轴垂直，当光进入到方解石进入到方解石2时，时，o 光变成光变成e光光（none）：光：光密密光疏；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折射而分开。