1、3.6 偏振光的干涉 (Interference of polarized light),一、干涉装置,二、平行平面偏振光的干涉,设 A1为P1后的光振幅,波片C后的光振动及相位差:,(52),主截面,P2后的光振动及相位差:,(53),光强分布:,1)当=/4, =/4 时(即P1与P2 正交),光强I 取决于, , ,(54),讨论:,干涉项,P1固定在 =/4处, P2从=/4开始转动(顺时),P2转到与y轴平行(即 = /2)时, 干涉项为零,P2转到与P1平行时,注意:对某波长 , 最大时, 就最小;反之亦然,(55),2)波片厚度一定, I 随波长的不同而变化,任何两种彩色混合成为
2、白色,这两种彩色互为互补色,转动 时,彩色变化;但,白光照射时, 波长不同, 透射光强 I 不同, 混合后呈现彩色叫色偏振(chromatic polarization)或干涉色,(56),思考:单色自然光入射时,欲获得平行于x轴明暗相间的等直条纹,如何实现?,三、偏振光干涉的另一种解释,波片C后的相位差:,例如:从波片出来的蓝光是线偏光 ,且平行于P2, 透过最大; 而黄光也是线偏光, 但垂直于P2 , 透过最小; 其它的颜色是椭圆偏光, 透过介于最大最小之间。,(57),四、偏振光干涉的应用,例9: 如图所示,偏振片P1和P2相互正交,当入射于偏振片P2的偏振光已是椭圆偏振光时,在视场E处
3、的振幅如何?如果P2和P1不相正交,则又如何?,(58),解: 按题意,当偏振片 P1和P2相互正交时( =/2 - ), 有,(59),视场E的振幅:,若P1和P2不正交,设P2和波片C光轴间的夹角为,例: =0 时， A=A2e =/2 时，A=A2o,可知把偏振片P2旋转一周在观察透射光时,将看到透射光强连续变化, 但光强为零的位置不可能出现。,(60), + /2 A2e A2o,例10: 一厚度为10m 的方解石晶片, 其光轴平行于表面, 放置在两正交偏振片之间, 晶片主截面与第一个偏振片的偏振化方向夹角为45, 若使波长6000的光通过上述系统后呈现极大, 晶片厚度至少磨去多少?(
4、 方解石的no=1.658, ne=1.486 ),解:,主截面,(61),设晶片原厚度 d0=10m , 使=6000 的光通 过晶片后呈现极大时, 晶片厚度为d,可算出使d10m所相应的k=1,2,3 取k=3, d=8.72 m,(62),磨去厚度为 d0-d=1.28m,=3.488(k0.5)m,例11: 扬氏干涉, 处为0级亮纹, 处为1级亮纹, 为 间的等间距点. 求: 偏振片如图放置, 的透光轴方向互相垂直, 且与N 的透光轴方向成45角, 说明 处光的偏振态, 并比较它们的相对强度.(2)在幕前再放置偏振片 , 其透光轴与N的垂直, 则上述各点光的偏振态和相对强度变为如何?,
5、解: (1),的出射光互相垂直, 故两束光不发生干涉,(39),设 的光强分别为,在 处的光程差分别为,故分别为线偏光(1-3象限), 右旋圆偏光, 线偏光(2-4象限), 左旋圆偏光, 线偏光(1-3象限),在 处的相位差分别为,(40),(2),经 后的两出射光互相平行, 故发生干涉且所有点都是线偏光.,从图上可见, 对 后的光产生了附加相位差,在 处的相位差分别为,(41),在 处的光强分别为,(42),例12: 如图, 用单色自然光照射缝 时, 在屏上可得一组明暗相间的干涉条纹. 今在 处贴放一偏振片P, 使其通振方向与缝 平行; 在 处各贴放一个相同的半波片 , 并使其中一个半波片的
6、光轴与缝平行, 另一个半波片的光轴与缝垂直. 不计 对光的吸收,则与原干涉图样相比, 屏上条纹位置和强度的变化如何?,解:,通过 的光,对波片而言是o光; 通过 的光,对波片而言是e光;,波片产生了附加相位差 ,条纹平移半个条纹间距(或明暗相反);同时强度减半,(43),例13:单色平行自然光通过分束器B分成互相垂直的两束光1与2, 是相同的玻璃反射面, 1与2均以布儒斯特角 分别入射到 , 反射后得到光强相等的两束光1与2. 在1与2重叠区放一观察屏P, 使1与 2对屏的法线对称.求(1)屏上干涉条纹的间距 (2)在2的光路上放置一偏振片, 使其偏振化方向与 纸面的法向成60角, 屏上干涉条
7、纹的可见度?,解: (1),先确定1, 2两光束的入射角,两光相遇, 属于偏振光干涉,(44),A,B两点的光程差之差:,条纹间距为,(2),设1与2自然光的光强均为,(45),3.7 人工双折射 (Artificial birefringence),一、光弹效应(photo-elastic effect)(应力双折射效应),应力各向异性v各向不同n各向不同,在一定应力范围内:,(67),1.光弹效应:各向同性的介质,在应力的作用下表现出 各向异性的光学性质(单轴晶体)。,I0,I,各处 不同 各处 不同 出现干涉条纹,变 变 干涉情况变。,(68),2.光弹效应应用: (1)对受力材料作应力
8、分析(模型受力法) (2)检验玻璃的质量(干涉色法),思考:材料中干涉条纹的分布与哪个物理量的分布 有关? 条纹密集之处说明什么?,二、电光效应(electro-optic effect)(电致双折射效应),克尔效应:各向同性的介质,在电场的作用下表现出 各向异性的光学性质(单轴晶体)。,1.克尔效应(Kerr effect) (1875年),(69),加电场液体呈单轴晶体性质,不加电场液体各向同性P2不透光( I=0 ),二次电光效应,E 电场强度，K 克尔常数(与介质有关),克尔效应引起的相位差为:,克尔盒相当于半波片, P2透光最强 。,(70),硝基苯 K=1.4410-18m2/V2
9、若l =3cm, d=0.8cm, =600nm , 则产生K = 时的电压V=2104V,2.普克尔斯效应(Pockels effect)(1893年),不加电场 P2 不透光,加电场 单轴晶体变双 轴晶体原光轴方向附加 了双折射效应 P2 透光。,普克尔斯效应引起的相位差:, 线性电光效应,no o光在晶体中的折射率; 电光常数,(71),在xy平面上出现了感生折射率差:,三、磁致双折射,科顿-穆顿效应(Cotton-Mouton effect)(原理与克尔效应相同),3.电光效应的应用,(1)电光开关,开关时间: 10-9s,超高速快门,激光通讯 激光电视 光调制,(72),(2)激光的光强调制,
