偏振器件.ppt

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1、1 一、二向色性与偏振片一、二向色性与偏振片二向色性：二向色性：某些各向异性晶体某些各向异性晶体对不同方向光振动具有选择吸对不同方向光振动具有选择吸收的性质收的性质天然晶体中，天然晶体中，电气石电气石（六角形（六角形片状）具有最强的二向色性片状）具有最强的二向色性1mm厚的厚的电气石晶体可把垂直于电气石晶体可把垂直于光轴振动的光矢量全部吸收！光轴振动的光矢量全部吸收！EE光轴：光轴：吸收很少吸收很少通过较多通过较多E E光轴：光轴：通过很少通过很少吸收较多吸收较多六角形长六角形长对角线方对角线方向为向为光轴光轴E自然光自然光入射入射线偏振线偏振光出射光出射5.5偏振器件、偏振光的产生与检验偏振

2、器件、偏振光的产生与检验2 人造偏振片：人造偏振片：透振方向：允许通过光矢量振动的方向。透振方向：允许通过光矢量振动的方向。优点优点：造价低廉；面积大，通光孔径大；轻便。：造价低廉；面积大，通光孔径大；轻便。缺点缺点：带有选择性吸收，使透射的偏振光带有颜色。：带有选择性吸收，使透射的偏振光带有颜色。通！通！不通！不通！透振方向透振方向 入射光入射光/透振方向透振方向 入射光入射光透振方向透振方向透明聚乙烯醇片透明聚乙烯醇片，强烈吸收某一方向上的光振动，透射光成，强烈吸收某一方向上的光振动，透射光成为线偏振光。为线偏振光。检偏器检偏器检检偏偏起偏器起偏器马吕斯定律的内容马吕斯定律的内容强度为强度

3、为I0的偏振光，通过检偏器后，透射光的强度为：的偏振光，通过检偏器后，透射光的强度为：I=I0 cos2其中其中为检偏器的偏振化方向与入射偏振光的偏振化为检偏器的偏振化方向与入射偏振光的偏振化方向之间的夹角。方向之间的夹角。AII0NM马吕斯定律马吕斯定律例例1有两个偏振片有两个偏振片,一个用作起偏器一个用作起偏器,一个用作一个用作检偏器检偏器.当它们偏振化方向间的夹角为当它们偏振化方向间的夹角为时时,一束一束单色自然光穿过它们单色自然光穿过它们,出射光强为出射光强为;当它们偏振化当它们偏振化方向间的夹角为方向间的夹角为时时,另一束单色自然光穿过它们另一束单色自然光穿过它们,出射光强为出射光强

4、为,且且.求两束单色自然光的强求两束单色自然光的强度之比度之比.解解设两束单色自然光的强度分别为设两束单色自然光的强度分别为和和.经过起偏器后光强分别为经过起偏器后光强分别为和和.经过检偏器后经过检偏器后o、e光均是线偏光：光均是线偏光：o、e光传播速度不同：光传播速度不同：制成偏振片，分开制成偏振片，分开o、e光而得线偏光光而得线偏光制成波晶片，使制成波晶片，使o、e光产生一定的相差光产生一定的相差二、尼科耳（二、尼科耳（Nicol)棱镜棱镜（1828年）年）取长为宽度取长为宽度3倍的方解石晶体倍的方解石晶体,打磨两端打磨两端.并沿并沿A到到C方向方向切成对称的两块切成对称的两块,再用加拿大

5、树胶粘合再用加拿大树胶粘合.最后将四壁涂黑。最后将四壁涂黑。710eoABCD680 x480如图示：光由尼科耳棱镜前端如图示：光由尼科耳棱镜前端面入射，发生双折射，面入射，发生双折射，o、e光沿光沿不同方向传播，其中不同方向传播，其中o光在树胶光在树胶层是由光密到光疏界面，发生全层是由光密到光疏界面，发生全反射，被四周涂黑棱镜壁吸收；反射，被四周涂黑棱镜壁吸收；e光透射而最终由棱镜后端面出射，光透射而最终由棱镜后端面出射，形成线偏光。形成线偏光。方解石晶体对钠光：方解石晶体对钠光：no=1.658ne=1.486加拿大树胶：对钠光加拿大树胶：对钠光n=1.551、结构：、结构：双折射双折射特

6、点特点2 2、尼科耳棱镜原理、尼科耳棱镜原理入射光：入射光：加拿大树胶加拿大树胶e e光从光疏介质射入光密介质，光从光疏介质射入光密介质，不发生全反射不发生全反射o o光从光密介质射入光疏介质，光从光密介质射入光疏介质，发生全反射发生全反射入射光入射光SMASMADD，在棱镜表面上的入射角为：在棱镜表面上的入射角为：o o光全反射临界角光全反射临界角 在棱镜在棱镜A ABCBC内分成内分成o o光和光和e e光，光，o o光折射角光折射角1313，在在加拿大树胶上加拿大树胶上的入射角为的入射角为7777i iococ，发生全反射！发生全反射！e e光通过棱镜光通过棱镜A ADCDC出射！出射！

7、A DC B68光轴方向光轴方向MN771313So光被涂黑的镜壁吸收光被涂黑的镜壁吸收e光光22Nicol既可作起偏器，也可作检偏器。既可作起偏器，也可作检偏器。Air-spacedpolarizers三三.格兰格兰(Glan)棱镜棱镜9 四、沃拉斯顿棱镜四、沃拉斯顿棱镜 1 1、沃拉斯顿棱镜结构、沃拉斯顿棱镜结构 光轴方向光轴光轴方向方向ADCB由两块直角由两块直角方解石方解石棱镜胶合而成棱镜胶合而成两棱镜两棱镜光轴平行于各自表面光轴平行于各自表面光轴相互垂直光轴相互垂直2 2、沃拉斯顿棱镜原理、沃拉斯顿棱镜原理自然光垂直于自然光垂直于ABAB面面（垂直于光（垂直于光轴）轴）入射时入射时棱

8、镜棱镜ADBADB的主截面在平面内的主截面在平面内棱镜棱镜CDBCDB的主截面垂直于平面的主截面垂直于平面棱镜棱镜ADBADB产生的产生的o o光光e e光不分开光不分开棱镜棱镜ADBADB中中o o光光e e光速度不同光速度不同ADCB MN10 电电量垂直于屏面的偏振光量垂直于屏面的偏振光对对ADBADB为为o o光，对光，对CDBCDB为为e e光光 ADCBMN 该该束光从光密到光疏，束光从光密到光疏，向向远离法向远离法向MNMN方向偏折；方向偏折；从从CDBCDB向外偏折时，进一步向远向外偏折时，进一步向远离法向离法向MNMN方向偏折方向偏折E E矢量在屏面内的偏振光矢量在屏面内的偏

9、振光对对ADBADB为为e e光，对光，对CDB CDB 为为o o光光 该该束光从光疏到光密，束光从光疏到光密，向靠近法向向靠近法向MNMN方向偏折；方向偏折；从从CDBCDB向外偏折时，向外偏折时，从光密到光疏，向远离法向从光密到光疏，向远离法向MNMN方向偏折方向偏折从从沃拉斯顿棱镜出射两束彼此分开振动方向相互垂直的偏振光沃拉斯顿棱镜出射两束彼此分开振动方向相互垂直的偏振光 当当沃拉斯顿棱镜顶角沃拉斯顿棱镜顶角不很大时，两束出射光几乎对称地分开不很大时，两束出射光几乎对称地分开 可以证明可以证明两束出射光夹角两束出射光夹角五、洛匈棱镜：工作原理与沃拉斯顿棱镜相似五、洛匈棱镜：工作原理与沃

10、拉斯顿棱镜相似六、波晶片六、波晶片1、定义：光轴平行于表面的单轴晶体薄片。、定义：光轴平行于表面的单轴晶体薄片。2、原理：、原理：AvotvetoevetvotAoe当光垂直入射到波晶片时，当光垂直入射到波晶片时，o、e光将沿光将沿同一方向传播，但其传播速度不同。同一方向传播，但其传播速度不同。在入射点在入射点A，分成，分成o、e光，两者初位相相等（取为光，两者初位相相等（取为0），当传播到波片内），当传播到波片内B点时，由于速度的不同，将产点时，由于速度的不同，将产生位相差（光程差）。在生位相差（光程差）。在B点，两光的振动方程为：点，两光的振动方程为：其中其中 o、e为为o、e光各自的波长

11、，光各自的波长，T为周期，为周期，r为光传播的几何路程。为光传播的几何路程。则两光的位相差为：则两光的位相差为：设晶片厚度为设晶片厚度为d，则则o、e光从晶光从晶片后表面出射时的位相差为：片后表面出射时的位相差为：由此可知，通过选择由此可知，通过选择d值，可使值，可使为所需的定值。为所需的定值。对应的光程差为：对应的光程差为：3、波片：波片：该晶片称为该晶片称为波片或波片或移相器。移相器。4、波片（半波片）：波片（半波片）：该晶片称为该晶片称为波片或波片或移相器。移相器。5、说明：、说明：波片是对某一波长而言的；波片是对某一波长而言的；线偏光垂直入射到半波片时，出射由于两光的相差为线偏光垂直入

12、射到半波片时，出射由于两光的相差为，故仍为线偏光；，故仍为线偏光；若垂直入射的线偏光的振动面与半波片主截面间夹若垂直入射的线偏光的振动面与半波片主截面间夹角，则出射的线偏振角，则出射的线偏振光的振动面将从原方向转过光的振动面将从原方向转过2。六、补偿器：用来获得任意的相位差。六、补偿器：用来获得任意的相位差。d1d2巴俾涅补偿器：巴俾涅补偿器：索列尔补偿器索列尔补偿器椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光一、定义一、定义由机械振动中由机械振动中运动的合成运动的合成结果可知：若一质点同时参与两个结果可知：若一质点同时参与两个频率相同频率相同、振振动方向相互垂直动方向相互垂直且且位相差为定值位相

13、差为定值的振动，则该质点的运动轨迹为椭圆（或圆）的振动，则该质点的运动轨迹为椭圆（或圆）；椭圆的形状（长、短半轴的长度和取向）由位相差和振幅决定：当两振幅；椭圆的形状（长、短半轴的长度和取向）由位相差和振幅决定：当两振幅相等且相差为相等且相差为/2时，为圆轨迹。时，为圆轨迹。当晶体中产生双折射时，若当晶体中产生双折射时，若o、e光沿同一方向传播，此时它们满足光沿同一方向传播，此时它们满足频率频率相同相同、振动方向相互垂直振动方向相互垂直的条件，如能使位相差为定值，则当光连续通过的条件，如能使位相差为定值，则当光连续通过晶体中任一点（该点上相差为恒定值）时，在过该点且垂直于传播方向的晶体中任一点

14、（该点上相差为恒定值）时，在过该点且垂直于传播方向的平面内，合光矢（针对某一时刻）的端点的投影将描出个一椭圆。即平面内，合光矢（针对某一时刻）的端点的投影将描出个一椭圆。即o、e光合振动矢量的大小、方向均随时间而变，在晶体内的整个传播过程中，光合振动矢量的大小、方向均随时间而变，在晶体内的整个传播过程中，合光矢量将以传播方向为轴，螺旋式向前传播。故称椭圆偏振光；若合振合光矢量将以传播方向为轴，螺旋式向前传播。故称椭圆偏振光；若合振动矢量大小不变，仅方向随时间变化，称圆偏振光。动矢量大小不变，仅方向随时间变化，称圆偏振光。定义：振动矢量端点描出椭圆的光称为椭圆偏振光，描出圆定义：振动矢量端点描出

15、椭圆的光称为椭圆偏振光，描出圆的光称为圆偏振光；的光称为圆偏振光；以上所说以上所说“合光矢量合光矢量”是指在某一确定时刻，是指在某一确定时刻，o、e光具有确定相差光具有确定相差时的合光矢。时的合光矢。在此情况下，光振动对传播方向没有对称性，故属于偏振光。在此情况下，光振动对传播方向没有对称性，故属于偏振光。圆偏振光是椭圆偏振光在两振幅相等且相差为圆偏振光是椭圆偏振光在两振幅相等且相差为/2时的特例。时的特例。结论：任何两束沿相同方向传播、频率相等、振动面垂直且相结论：任何两束沿相同方向传播、频率相等、振动面垂直且相差为定值的线偏振光叠加时，都将形成椭圆偏振光。差为定值的线偏振光叠加时，都将形成

16、椭圆偏振光。右旋椭圆偏振光右旋椭圆偏振光:迎着光的传播方向观察迎着光的传播方向观察,一个场点的电矢量一个场点的电矢量端点描出的椭圆沿端点描出的椭圆沿顺顺时针方向旋转时针方向旋转,称为右称为右旋椭圆偏振光旋椭圆偏振光.与传播方向构成右手螺旋旋与传播方向构成右手螺旋旋.左旋椭圆偏振光左旋椭圆偏振光:迎着光的传播方向观察迎着光的传播方向观察,一个场点的电矢一个场点的电矢量量端点描出的椭圆沿端点描出的椭圆沿逆逆时针方向旋转时针方向旋转,称为左称为左旋椭圆偏振光旋椭圆偏振光.=/4xyz=7/4xyz二、产生方法二、产生方法用一束线偏振光垂直入射在一块光轴与表面平行的单用一束线偏振光垂直入射在一块光轴与

17、表面平行的单轴晶体薄片轴晶体薄片C上，设上，设C的光轴与入射的平面偏振光的振动的光轴与入射的平面偏振光的振动方向成方向成 角，在晶片角，在晶片C内产生双折射，且内产生双折射，且o、e光沿同一方向光沿同一方向传播，振动矢量相互垂直。传播，振动矢量相互垂直。振幅分别为：振幅分别为：在晶片在晶片内两个内两个振动分振动分别为：别为：晶体内距表面晶体内距表面r处处o、e光的光的位相差为：位相差为：o、e光叠加后光叠加后合振动满足：合振动满足：这是合光矢端点描出的椭圆方程，椭圆的形状取决于这是合光矢端点描出的椭圆方程，椭圆的形状取决于Ao、Ae、。设晶片厚度为设晶片厚度为，则从晶片后表面出射后，则从晶片后

18、表面出射后o、e光有恒定的位相差：光有恒定的位相差：圆方程圆方程在晶体内部，不同的深度在晶体内部，不同的深度r有不同的有不同的，椭圆有不同的形状和取向。，椭圆有不同的形状和取向。射出晶体后，射出晶体后，o、e光合成的椭圆偏振光具有确定的形状和取向，并光合成的椭圆偏振光具有确定的形状和取向，并在以后的传播中不再改变。在以后的传播中不再改变。线偏光垂直入射到波晶片时，出射光是椭圆偏振光；当线偏光垂直入射到波晶片时，出射光是椭圆偏振光；当=450（AO=Ae）且）且波晶片为波晶片为1/4波片（波片（=+/2）时，出射光是圆偏振光。时，出射光是圆偏振光。由自然光得到椭圆偏振光：由自然光得到椭圆偏振光：

19、N1N2起偏器起偏器波晶片波晶片椭圆偏振器：椭圆偏振器：四、自然光改造成椭圆或是圆偏振光四、自然光改造成椭圆或是圆偏振光自然光自然光起偏器起偏器波片波片椭圆偏振光椭圆偏振光自然光自然光起偏器起偏器波片波片圆偏振光圆偏振光圆偏振器圆偏振器椭圆偏振器椭圆偏振器450需要的角度需要的角度线偏振光通过线偏振光通过线偏振光通过线偏振光通过/4 4波片后将变波片后将变波片后将变波片后将变为线偏振光（为线偏振光（为线偏振光（为线偏振光（0 0o o或或或或9090o o）、）、）、）、椭圆偏振光椭圆偏振光椭圆偏振光椭圆偏振光(45(45o o)、圆偏振、圆偏振、圆偏振、圆偏振光（任意角度）光（任意角度）光（

20、任意角度）光（任意角度）光轴光轴光轴光轴线偏振光线偏振光线偏振光线偏振光椭圆椭圆椭圆椭圆(圆圆圆圆)偏振光偏振光偏振光偏振光讨论：讨论：线线线线偏偏偏偏振振振振光光光光通通通通过过过过l/2l/2波波波波片片片片后后后后仍仍仍仍为为为为线线线线偏偏偏偏振振振振光光光光，但但但但振振振振动动动动方方方方向向向向与与与与原原原原振动方向相比转过振动方向相比转过振动方向相比转过振动方向相比转过 角角角角圆（椭圆）偏振光通过圆（椭圆）偏振光通过圆（椭圆）偏振光通过圆（椭圆）偏振光通过/2 2波片后仍为圆波片后仍为圆波片后仍为圆波片后仍为圆（椭圆）（椭圆）（椭圆）（椭圆）偏振光，但偏振光，但偏振光，但偏

21、振光，但转动方向与原来的相反转动方向与原来的相反转动方向与原来的相反转动方向与原来的相反偏振态的实验检定偏振态的实验检定一、线偏振光的检定：一、线偏振光的检定：方法：方法：让被检定的光通过一块偏振片（如尼科耳棱镜），以入射光为轴让被检定的光通过一块偏振片（如尼科耳棱镜），以入射光为轴旋转偏振片。旋转偏振片。二、二、圆偏振光与自然光的检定：圆偏振光与自然光的检定：判断：判断：旋转一周过程中，若有消光现象出现为圆偏振光；否则为自然光。旋转一周过程中，若有消光现象出现为圆偏振光；否则为自然光。对于圆偏振光和自然光，用上面的方法观察到的现象均是光强在任一对于圆偏振光和自然光，用上面的方法观察到的现象均

22、是光强在任一方向均不为零且无变化，故上法无法对二者进行检定。方向均不为零且无变化，故上法无法对二者进行检定。方法：方法：在偏振片的前面加入一块四分之一波片，仍以入射光为轴旋转偏振片。在偏振片的前面加入一块四分之一波片，仍以入射光为轴旋转偏振片。判断：判断：若旋转一周的过程有消光（即若旋转一周的过程有消光（即）现象出现，即为线偏振光；现象出现，即为线偏振光；若无消光现象出现，则不是线偏振光。若无消光现象出现，则不是线偏振光。原理：原理：马吕斯定律：马吕斯定律：检偏器检偏器P检偏器检偏器P1/4原理：原理：已知圆偏振光中已知圆偏振光中o、e光的位相差为光的位相差为=/2，通过四分之一波片，通过四分

23、之一波片后，又产生了后，又产生了/2的相差，则的相差，则o、e光的总相差为光的总相差为0或或，这样，这样，通过四分之一波片后圆偏振光将变为通过四分之一波片后圆偏振光将变为线偏振光线偏振光，因此在旋转棱镜或，因此在旋转棱镜或偏振片时会有消光现象出现；而自然光通过四分之一波片后不会变为偏振片时会有消光现象出现；而自然光通过四分之一波片后不会变为平面偏振光，故没有消光现象出现。平面偏振光，故没有消光现象出现。三、三、椭圆偏振光与部分偏振光的检定：椭圆偏振光与部分偏振光的检定：让椭圆偏振光和部分偏振光通过一个偏振片时，旋转中均会出现光强大让椭圆偏振光和部分偏振光通过一个偏振片时，旋转中均会出现光强大小

24、变化但无消光的相同现象，无法区分。小变化但无消光的相同现象，无法区分。方法：方法：在偏振片前放入一块四分之一波片，并设法使椭圆的一个轴与四分在偏振片前放入一块四分之一波片，并设法使椭圆的一个轴与四分之一波片的光轴平行；以入射光为轴旋转偏振片。之一波片的光轴平行；以入射光为轴旋转偏振片。检偏器检偏器P1/4原理：原理：当椭圆偏振光任一主轴与四分之一波片光轴平行时，即为一正椭当椭圆偏振光任一主轴与四分之一波片光轴平行时，即为一正椭圆，如图圆，如图522中（中（c）（）（g）所示，所示，o、e光相差为光相差为/2或或3/2；经；经四分之一波片后又产生了四分之一波片后又产生了/2相差，则最后的总相差为

25、相差，则最后的总相差为0或或，成，成为一束平面偏振光，因而会有消光现象出现，而部分偏振光经四分为一束平面偏振光，因而会有消光现象出现，而部分偏振光经四分之一波片后无法变为平面偏振光，故无消光现象。之一波片后无法变为平面偏振光，故无消光现象。判断：判断：旋转一周过程中，若有消光现象出现者是椭圆偏振光；否则为部分旋转一周过程中，若有消光现象出现者是椭圆偏振光；否则为部分偏振光。偏振光。一束入一束入射光射光偏振片偏振片并且旋并且旋转转3600两次消光两两次消光两次光强最大次光强最大线偏振光线偏振光两次光强最两次光强最大，光强变大，光强变弱，但无消弱，但无消光。光。椭圆偏振椭圆偏振光或部分光或部分偏振

26、光偏振光光强没有光强没有变化。变化。圆偏振光圆偏振光或自然光或自然光有消光为椭有消光为椭圆偏振光圆偏振光光强变化相同光强变化相同为部分偏振光为部分偏振光有消光为圆有消光为圆偏振光偏振光光强不变为光强不变为自然光自然光偏偏振振片片前前方方1/4波波片片5.偏振光的干涉偏振光的干涉椭圆偏振光椭圆偏振光线偏振光线偏振光干涉条件：干涉条件：频率相等频率相等相位差恒定相位差恒定振动在一条直线上。振动在一条直线上。椭圆偏振光：任何两束沿相同方向传播、频率相等、振动面椭圆偏振光：任何两束沿相同方向传播、频率相等、振动面垂直且相差为定值的光叠加时，都将形成椭圆偏振光。垂直且相差为定值的光叠加时，都将形成椭圆偏

27、振光。（1）单色光入射时，若波晶片厚度均匀，）单色光入射时，若波晶片厚度均匀，屏幕照度均匀，转动任何一个元件，屏幕照度均匀，转动任何一个元件，强度都会变化。强度都会变化。（2）白光入射时，屏幕出现彩色，转动）白光入射时，屏幕出现彩色，转动任何元件时，屏幕颜色发生变化。任何元件时，屏幕颜色发生变化。（3）若波晶片厚度不均匀，屏幕出现干涉）若波晶片厚度不均匀，屏幕出现干涉条纹，白光照明呈现彩色条纹。条纹，白光照明呈现彩色条纹。（4）使用透明塑料、白光照明时，施加应力）使用透明塑料、白光照明时，施加应力后，屏幕出现彩色条纹，随应力增减后，屏幕出现彩色条纹，随应力增减彩色条纹的色彩不断变化。彩色条纹的

28、色彩不断变化。一、偏振光干涉的实验装置一、偏振光干涉的实验装置P1：把自然光转变为线偏振光：把自然光转变为线偏振光.d ：分解光束分解光束(将入射线的偏振光分解成振动方向互相垂将入射线的偏振光分解成振动方向互相垂直的直的o光和光和e光光)和相位延迟和相位延迟。P2：把两束光把两束光(o光和光和e光光)的振动引导到相同方向上。的振动引导到相同方向上。二、线偏振光干涉的强度分布二、线偏振光干涉的强度分布：P1的透振方向与波片光轴的透振方向与波片光轴y 的夹角；的夹角；：P2的透振方向与波片光轴的透振方向与波片光轴y 的夹角；的夹角；：从：从P2出射的两束光之间的相位差出射的两束光之间的相位差.刚进

29、入波片表面时，刚进入波片表面时，o光和光和e光的相位相等，光的相位相等，的透振方向互相平行时，的透振方向互相平行时，的透振方向互相垂直时，的透振方向互相垂直时，讨论：讨论：单色光照射单色光照射d 一定：一定：一定，一定，即透射光强随波长的不同而变化。，即透射光强随波长的不同而变化。用白光照射时，仍有用白光照射时，仍有常量，且出现彩色。常量，且出现彩色。互补色：任何两种彩色如果混合起来能够成为白色，互补色：任何两种彩色如果混合起来能够成为白色，则其中一种称为另一种的互补色。则其中一种称为另一种的互补色。红红+青青、蓝蓝+黄黄、绿绿+紫、天空蔚蓝色紫、天空蔚蓝色+朝阳桔红朝阳桔红显色偏振显色偏振：

30、偏振光干涉时出现彩色的现象。：偏振光干涉时出现彩色的现象。是检验双折射极为灵敏的方法是检验双折射极为灵敏的方法.偏光显微镜就是根偏光显微镜就是根据显色偏振的原理制成的（医药、化工、金相学、矿物学）据显色偏振的原理制成的（医药、化工、金相学、矿物学）.2显色偏振显色偏振时，讨论时，讨论变化的影响变化的影响1）若入射光是单色光）若入射光是单色光：且：且：，则：则：2）若入射光是单色光）若入射光是单色光：且：且：则：则：3）若入射光是）若入射光是和和两种单色光两种单色光显示出显示出的颜色的颜色显示出显示出的颜色的颜色若白光照明若白光照明,转动转动，将显示出多种色彩的变化。，将显示出多种色彩的变化。三

31、、会聚的线偏振光的干涉三、会聚的线偏振光的干涉装置：装置：P结果：结果：原理：原理：（j=0,1,2,)硫代硫酸钠晶片的色偏振图片硫代硫酸钠晶片的色偏振图片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

32、过程演示演示完完人为地造成各向异性人为地造成各向异性 而产生双折射而产生双折射1 1、应力双折射应力双折射(光弹效应光弹效应)应力应力各向异各向异性性在一定应力范围内：在一定应力范围内：P1P2 dFSF干涉干涉有机玻璃有机玻璃C v 各向不同各向不同 n各向不同各向不同人工双折射人工双折射各处各处 不同不同各处各处 不同不同出现干涉条纹出现干涉条纹 变变 变变干干涉涉情情况况变变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F偏振片偏振片1偏振片偏振片2屏屏o 光和光和e 的相位差：的相位差：(1)各处各处p 不同不同不同不同出现干涉条纹出现干涉条纹(2)应力分布越集中的地方条纹越

33、细密应力分布越集中的地方条纹越细密FFF白光白光说明说明(c 是与材料有关的常数是与材料有关的常数，p 为样品材料中的应力为样品材料中的应力)2 2、电致双折射、电致双折射(电光效应电光效应)（1）.克尔效应克尔效应(二次电光效应二次电光效应)45 P2盒内充某种液体盒内充某种液体 如硝基苯（如硝基苯（C6H5NO2）l+-克尔盒克尔盒dP145 不加电场不加电场液体各向同性液体各向同性P2不透光不透光 加电场加电场液体呈单轴晶体性质液体呈单轴晶体性质光轴平行电场强度光轴平行电场强度方向方向 P2透光透光由于折射率改变与电场强度是平方关系由于折射率改变与电场强度是平方关系故克尔效应也叫故克尔效

34、应也叫二次电光效应二次电光效应k 克克尔尔常常数数 UU电压电压相位差为相位差为：此时对应的电压此时对应的电压U U 叫半波电压叫半波电压 P P2 2透光最强透光最强克尔盒相当于半波片克尔盒相当于半波片折射率改变与电场强度的关系是折射率改变与电场强度的关系是:当当（2）.普克尔斯效应普克尔斯效应(一次电光效应一次电光效应)。电光晶体电光晶体+。-P1P2KK 普克尔斯盒普克尔斯盒 不加电场不加电场 P2不透光不透光 加电场加电场晶体变双轴晶体晶体变双轴晶体原光轴方向附加了双折射效应原光轴方向附加了双折射效应P2 透光透光电场与光传播方向平行电场与光传播方向平行透明电极透明电极K和和K光沿光轴

35、方向传播光沿光轴方向传播单轴晶体单轴晶体noo光在晶体中的折射率光在晶体中的折射率相位差：相位差：r 电光常数电光常数时时P2 透光最强透光最强常用的电光晶体是常用的电光晶体是KH2PO4（KDP）NH4H2PO4（ADP）等等U 电压电压激光调激光调Q 超高速开关（响应时间小于超高速开关（响应时间小于10-9s）数据处理数据处理显示技术显示技术应用应用：4 4、磁致双折射磁致双折射科顿科顿穆顿效应：穆顿效应：某些透明液体在磁场某些透明液体在磁场H作用下变为各向异性作用下变为各向异性HC二次效应二次效应磁场很强才能观察到磁场很强才能观察到性质类似于单轴晶体性质类似于单轴晶体 光轴平行磁场光轴平

36、行磁场1 1、物质的旋光性物质的旋光性1811年年法国物理学家法国物理学家阿喇果阿喇果发现发现线线偏振光沿光轴方向通过石英晶体时其偏振光沿光轴方向通过石英晶体时其振动面发生旋转称为振动面发生旋转称为旋光现象旋光现象 旋光物质旋光物质 l光轴光轴氯酸钠、乳酸、氯酸钠、乳酸、松节油、松节油、糖的水溶液糖的水溶液等等也都具有旋光性也都具有旋光性六六 旋光效应简介旋光效应简介2 2.旋光效应旋光效应实验实验（1）.实验装置实验装置偏振片偏振片1偏振片偏振片2（2）.实验结实验结果果从石英晶片出射的是偏振从石英晶片出射的是偏振光，振动面旋转了一个角度。光，振动面旋转了一个角度。石石英晶片具有旋光性。英晶

37、片具有旋光性。有两类旋光物质，即左旋光物质和右旋光物质。有两类旋光物质，即左旋光物质和右旋光物质。屏屏石英晶片石英晶片天然旋光物质中，光的振动面旋转的角度天然旋光物质中，光的振动面旋转的角度与光经过旋与光经过旋光物质的厚度光物质的厚度成正比成正比对于有旋光性的溶液，旋转的角度对于有旋光性的溶液，旋转的角度还与溶液的浓度还与溶液的浓度成正比成正比其中旋光率，与旋光物其中旋光率，与旋光物质质的性的性质质、温度及入射光波、温度及入射光波长长有关有关。a 旋光率旋光率旋光率旋光率a 与旋光物质和入射波长有关与旋光物质和入射波长有关 旋光物质旋光物质 l光轴光轴物质的物质的旋光性旋光性和物质原子排列和物

38、质原子排列结构结构有关有关同一种物质可以有同一种物质可以有左旋体左旋体和和右旋体右旋体它们的原子排列互为它们的原子排列互为镜像对称镜像对称 称为称为同分异构体同分异构体4、糖量计糖量计“量糖计量糖计”可分析旋光（同分）异构体的成分可分析旋光（同分）异构体的成分例如：例如：广泛用在化学和制药等工业中广泛用在化学和制药等工业中氯霉素天然品为左旋，合成品为左右旋各半氯霉素天然品为左旋，合成品为左右旋各半称合霉素，其中只有左旋有疗效称合霉素，其中只有左旋有疗效分离出左旋品（左霉素），分离出左旋品（左霉素），疗效同天然品疗效同天然品对旋光溶液有对旋光溶液有C 溶液的浓度溶液的浓度 a C=a 溶液的旋光

39、率溶液的旋光率 =a C l a 溶液的比旋光率溶液的比旋光率5、磁致旋光、磁致旋光 l磁致旋光物质磁致旋光物质B旋转的角度旋转的角度 V 费德尔常量费德尔常量水水二硫化碳食二硫化碳食盐盐乙醇乙醇都是磁致旋光都是磁致旋光物质物质对对自然自然旋光物质旋光物质振动面的左旋或右旋振动面的左旋或右旋是由旋光是由旋光物质本身物质本身决定的决定的与与光的传播方向无关光的传播方向无关光隔离器：光隔离器：应用：应用：研究物质结构研究物质结构测电流和磁场测电流和磁场磁光调制磁光调制 BPM 磁致旋光物质磁致旋光物质这样可以消除反射光的干扰这样可以消除反射光的干扰令令 =45则则2 =90 反射光通不过反射光通不过P6.下列器件不能作为偏振器件下列器件不能作为偏振器件(5分分)A）平板玻璃；）平板玻璃；B）狭缝；）狭缝；C）双折射晶体；）双折射晶体；D）棱镜。）棱镜。06年年07年年