《光学》课程学习指导3

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1、《光学》课程学习指导第三篇光的偏振和晶体光学基本知识0综述：偏振特性是横波所特有的，理论和实验都证明光波具有偏振特性，是横波；根据其偏振可以将光分为自然光、线偏振光、部分偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光（根据振动矢量端点的轨迹來定义）；其偏振的程度可以用偏振度来描述：p_I极大—I极小’极大+f极小光到达不同的媒质分界时，会产生反射和折射现象，入射光、反射光、折射光的电矢呈都可以看做两个相互垂直的振动分量、P、组成的，它们之间的关系（大小和方向或位相）由菲涅耳公式给出；一般来说反射光和折射光都是部分偏振光，只有在一定的条

2、件（入射角为布儒斯特角）下，反射光才是100%的线偏振光。晶体存在双折射现象，一般来说，一束光进入晶体内部将分解为两束光，其屮一束（0光）沿不同的传播方向传播速度一样，遵守折射定律，另一來（e光）沿不同的传播方向传播速度却不一样，不遵守折射定律，但它们都足100%的线偏振光，并且他们的振动矢贯相互垂甚，在晶体内常常可以用其來做绝标的基矢。1、五种偏振光的特征偏振光种类的划分是根据光振动矢呈端点的轨迹来确定的。自然光：光矢ft相对于光传播方向成轴对称分布，没冇哪个横向力*向更优越（严格的讲自然光不能算足偏振光，其偏振度

3、力零），线偏振光：光矢量只存往來单一横向振动方向；部分偏振光：光矢量的振动相对于光传播方向的各个横向方向不对称；圆偏振光：光矢呈端点描出的轨迹是一个圆；椭圆偏振光：光矢录端点描出的轨迹足一个椭圆。圆偏振光、椭圆偏振光可以看作是由两个相互垂直的、并存在一定位相差的线偏振光合成的，其-还可以进一步分为左旋（椭）则偏振光和右旋（椭）圆偏振光。左旋还是右旋取决于两个相互垂直振动的位相差（J<0左旋，>0右旋）；在一定条件下椭圆偏振光可以退化为圆偏振光（=）和线偏振光（6—）O2、布儒斯特角P分呈（平行于反射面的分呈）反射率为

4、零时对j-tnn~l应的入射角：〜_⑷1了。ni可以通过以布儒斯特角入射获得反射线偏振光，或多次反射获得折射线偏振光.3、半波损失半波损失概念的01入：沿看光线位相的变化正比于光程，当一束光在界面上反射时，其电振动矢景的方向可能发生突然反向，或者说电振动矢贵的位相突然改变％或者说，这样位相和光程之间的关系不再相符，为了使二者调和一致，在表观光程差AL上添加一项±/l/2U为真空中的光波波长)，这样光程差(称为有效光程差=△乙士又/2)与实际的位相-■致。半波损失的定义：由于位相突变而引起的附加光程差+A/2称为半波损

5、失。在正入射和掠射的情况下，光从光疏媒质到光密媒质时反射釘平波损失，光从光密媒质到光疏媒质时反射没冇乍波损失，在任何怙况下透射光都没冇半波损失。4、晶体光学的一些基本概念双折射现象、二向色性、光轴、单晶体、双品体、主截而、主平而、正品体、负晶体、主折射率、起偏器、检偏器、尼科耳棱镜、透振方向、波晶片等。5、晶片一一位相延时片的光学原理(1)位相延迟片是利用品体双折射现象而制作的光学元件。(2)—束tl然光进入晶体中将分为0光和e光，它们的传播速度不一样(折射率不同)，通过相同的空间距离，它们光程不同，从品体中出来吋，

6、它们的位相延迟不一样，从而产生了位相差：A=丸一氏=2ttAjL/A=2^/(n0—ne)/又。⑶当AL=A/4吋，A=士兀/2，称力A/4片；当AL=?l/2时，A=±;r，称为义/2片；当=时，A=2;r，称为全波片。6、偏振光的检验(1)让要检验的光束通过-个偏振片€，如图1所示，让偏振片饶光线旋转，出现消光现象的是线偏振光，出射光强度有强弱变化的是部分偏振光或椭圆偏振光，无变化的是自然光或圆偏振光。(2)部分偏振光或椭圆偏振光的区分：让光朿通过一个A/4片后再通过一个偏振片，如图2所示，注意1/4片的光轴必须

7、要和第一步出现光强度鉍强或鉍弱的方向一致(椭脚偏振光通过一个乂/4■片后变为线偏振光，部分偏振光通过一个2/4片后还是部分偏振光)，让偏振片P2饶光线旋转，无消光现象的是部分偏振光，出现消光现象的则是椭圆偏振光，图1e7、偏振光的干涉偏振片T、透振方向P1,偏振片II、透振方向在波晶片内建立宜角坐标系一一e轴、o轴,e轴与P,的夹角为a,e轴与P2的夹角为0。入射光-••偏振片（Pi）波品片（e轴、o轴）一偏振片（Pz）—出射光。由图分析可知：Ae=AjCOSaA^AjSinaAe2=Aecos3=A,cosacos

8、PAo2=Aosin3MjSinasin3出玄光:^E2=Ee2+Eo2设12、f02的位相差为则：A2=(Ae22+Ao22+2Ae2Ao2COS6I2=A22=Ae22+Ao22+2Ae2Ao2cos«电矢冓的分解与合戍5由三个因素决定:（1）SA：线偏振光在e轴、0轴坐标系中方向不同引起S人=0或31（—、三象限为0,二、四象限为H）（2