1、大学物理电子教案 编制者周卓微 波动光学7 第23章光的偏振 23 4 光的双折射现象 一 晶体对光的双折射现象 O光 寻常光线 遵循折射定律e光 非常光线 不遵循折射定律 方解石CaCO3 二 双折射现象产生的原因各向同性的介质各方向对光的折射率n相同 不产生双折射 对O光 一个折射率对e光 无数个折射率 但CaCO3等类各向异性晶体 CaCO3 三 几个概念 1 晶体的光轴 是一个特殊的方向 沿着此方向传播的光不发生双折射 2 晶体的主截面 3 光线的主平面 注意 重点研究 o光e光的主平面不一定相同 o光的振动方向 o光的主平面 e光的振动方向 e光的主平面 A 入射光在主截面内 B 主
2、平面 主截面为同一平面 C o光振动方向 e光振动方向 主平面 主截面不一定相同 4 正晶体 负晶体 负晶体 变化 在垂直于光轴的方向上 负晶体的主折射率 v0 ve 负晶体 正晶体 晶体的折射率 常数 光轴 四 用惠更斯原理解释双折射现象 五 利用双折射获得线偏振光 1 尼科尔棱镜 用方解石粘结而成 得到e光 方解石 加拿大树胶 2 格兰 汤姆逊棱镜 略 得到o光 e 为任意值 合振动的轨迹为一般椭圆 23 5波晶片 偏振光的干涉 一 椭圆偏振光与圆偏振光的产生 回顾互相垂直的机械振动的合成 为直线 为椭圆 为正椭圆 对光振动 相同 恒定 振动方向互相垂直 任一椭圆 正椭圆 圆 注意 1 自
3、然光在双折射晶体中产生的o光 e光迭加 不能产生椭圆偏振光 2 由同一单色的偏振光在双折射晶体中分成的o光 e光可能产生椭圆偏振光 k 时晶片出来的光是椭圆偏振光 k 时 k 1 2 仍为线偏振光 k为偶数 振动方向不变k为奇数振动方向改变2 A A0 Ae a 光轴 主平面 450时 是圆偏振光 二 波晶片 1 2波片 1 4波片 1 2波片 晶片的厚度d 使光程差为 2 符合 入射光是线偏振光时 从 2波片中出来仍是线偏振光 2 4波片 光程差 符合 入射是线偏振光时 从 4波片中出来仍是椭圆偏振光 注意 2波片 4波片是对一定的 而言的 三 偏振光的干涉 研究在同一平面上振动的两偏振光的
4、干涉 偏振片B附加位相差 从C出射的o光 e光通过B后才会产生通常意义下的干涉 从C出射的o光 e光能否产生干涉 1 A B两偏振片的偏振化方向互相垂直放置 晶面上O光 e光的位相相同 从晶体中出来后 O光 e光位相差为 偏振片B附加位相差 2 A B两偏振片的偏振化方向平行放置 只取决于晶体板带来的位相差 注意 由于 在白光的照射下 对同一晶板 在正交系统中出现的颜色与平行系统中出现的颜色互补 色偏振现象 例 在两个偏振化方向互为正交的偏振片P1 P2之间放进厚度为d 1 713 10 4m晶体片 此晶片的光轴平行于晶片表面而且与P1 P2的偏振化方向皆成450角 以 589 3nm的自然光垂直入射到P1上 该晶体对此光的折射率n0 1 658ne 1 486 1 说明1 2 3区域光的偏振态 2 求3区域光强与入射光强I0之比 3 若晶片C的光轴与晶片表面垂直 再次求3区域光强与入射光强I0之比 4 若P1 P2 以上情况如何 解 1 1区域光的偏振态 2区域光的偏振态取决于 符合 k 3区域光的偏振态 符合 k k为奇数 偏振方向本应改变2 k为偶数 偏振方向不变 但因相消干涉 2 3 区域1的线偏振光沿光轴透过晶片 偏振方向不变 无双折射 P2也无附加光程差 无光透过 4 略 作业23 11 15 21 22
