偏振光学及其应用
25页1、1,偏振光学及其应用,光在晶体中的传输问题,基本概念和公式复习,例题分析,作业题讲解,2,基本概念和公式复习,一、基本概念,1 双折射现象的基本概念:,2 晶体光学器件:,洛匈棱镜、渥拉斯顿棱镜、尼克耳棱镜和波晶片的结构、特点及其功能,3 附加相位差 :,光通过波晶片时,由波晶片产生的o光相对e光的相位延迟量为:,3,4 入射(分解)相位差 :,刚入射到波晶片上的各种偏振光分解成o光和e光后产生的相位差 .,5 坐标轴投影相位差 :,从波晶片出射的两个互相垂直的光振动通过偏振片P2时,在平行P2透振方向的两个投影分量之间产生的相位差。,6 随相位差变化的椭圆偏振态图,7随相位差变化的线偏振态图.,4,7 偏振光干涉的基本装置和公式,1)装置图,3)尖劈形晶片产生的干涉条纹的形状和间距,近似处理:o光和e光在晶片中传播时不分开,仅仅传播速度不同.,尖劈形晶片后产生的相位差为:,条纹间距:,5,4)旋光现象的基本概念,a 旋光率:,b 左旋和右旋晶体:,c 磁致旋光(法拉第旋转)的规律和特点,需要掌握的基本方法,1 利用计算法和惠更斯作图法求解晶体的双折射问题;,2 五种偏振光的获得和检验
2、的方法 ;,3 偏振光干涉问题的求解方法。,6,例题分析,1、如图,单色自然光源 S 置于透镜 L 的焦点处,后面依次放置偏振片P、/4波晶片( =/2)和理想平面反射镜M(反射率R=1,反射光与入射光相比有相位的突变)。若入射到偏振片P上的光强为I0,P的透振方向与波晶片光轴的夹角为如图的/4,试分析光波经过各个器件后的光强和偏振态?,入射光:,反射光:,7,解:,解题思路,1 区,2 区,经过偏振片P 后光强变为:,偏振态为:沿P透振方向的线偏振光。,3 区,8,出射光为如图的左旋正椭圆偏振光 。,4 区,由于反射过程没有能量损失,反射过程有半波损,反射坐标系中,出射光为如图的右旋正椭圆偏振光 。,注意:已知偏振片P的透振方向位于入射坐标系的一三象限,但是,由于反射坐标系的e方向与入射坐标系的e方向相反,因此,偏振片的透振方向应当位于反射坐标系的二四象限。,9,5 区,反射光通过波晶片时 o方向的光振动和e方向的光振动振幅不变。,反射坐标系中,出射光是如图的处于反射坐标系中的一三象限的线偏振光.,6 区,马吕斯定律:,出射光是如图的处于反射坐标系中的二四象限的线偏振光.,10,2
3、如图所示,在杨氏干涉装置中,S点光源发出光强为I0的单色自然光,S1和S2为双孔,忽略传播过程光的衰减,回答如下问题。 (1)如果在S后放置一个偏振片P,干涉条纹是否发生变化? (2)如果在S1和S2之前再各放置一个偏振片P1和P2,它们的透振方向互相垂直,并都与P的透振方向成如图的450角,屏幕上的光强分布如何? (3)在前面再放置一个偏振片P,其透振方向与P平行,试比较在这种情况下观察到的干涉条纹与P1、P2、 P都不存在时的干涉条纹有何不同? (4)同(3)的布置,仅将P旋转900,屏幕上干涉条纹有何变化? (5)同(3)的布置,仅将P撤去,屏幕上是否有干涉条纹? (6)类似(2)的布置,屏幕上的F0和F1分别是未加P1和P2时的零级和一级亮纹所在处,,是F0和F1的四等分点,说明F0 ,F1 ,偏振态?,各点处的光的,11,解:,没有放置任何偏振片时,杨氏干涉的光强分布和相位差公式 :,变化:,自然光变为沿偏振片P透振方向的线偏振光 .,从双缝出射的光强 :,屏幕上的相干光强分布变为:,干涉条纹的形状、间距、可见度等其余特性不发生变化。,12,从双缝S1和S2出射的两束互相垂直
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