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《第4章_晶体光学B》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、4.5平面波在晶体表面的反射和折射4.5.1光在晶体界面上的双反射和双折射双反射和双折射现象方解石晶体的双折射方解石晶体中的双反射4.5.1光在晶体界面上的双反射和双折射理论分析1.与各向同性介质相似之处ddd⎧⎪(kr−ki)⋅r=0－反射⎨ddd定律和折射定⎪⎩(kt−ki)⋅r=0律的矢量形式ki、kr和kt都在入射面内kisinθi=krsinθr=ktsinθt或nisinθi=nrsinθrnisinθi=ntsinθty=0平面为晶体与真空分界面(其中kr未画出）其中θi,θr,θt分别为入射角、反射
2、角和折射角14.5.1光在晶体界面上的双反射和双折射2.与各向同性介质的差别∗上式中θi,θr,θt都是针对ki,r,t的方向而言；Si,r,t有可能不在入射面内。∗在晶体中，光的折射率因传播方向和电场振动方向而异，一般情况下：θi≠θr∗由于双折射和双反射现象的存在，满足上面反射和折射定律的nr,θr和nt,θt都有两个可能的值。4.5.2斯涅耳作图法斯涅耳作图法：以反射和折射定律为依据、利用波矢曲面确定反射光、折射光传播方向的几何作图法。作图程序(1)以界面Σ上的入射点A为原点，在晶体一侧按同一比例画出入射光所
3、在介质中的波矢面(单位圆)和晶体中的波矢面（双壳层曲面)；斯涅耳作图法24.5.3斯涅耳作图法(2)延长入射光线方向，与入射光的单位圆波矢面交于Ni,即为入射光波矢为ki=ANi(3)过Ni作Σ的垂线，与晶体波矢面交于Nt′和Nt′′，并将它们与A点相连，即得透射光波矢斯涅耳作图法ddkt′=ANt′kt′′=ANt′′(3)过Nt′和Nt′′作曲面的法线，即得透射光的光线方向。--对于晶体内部的双反射现象可以作类似处理4.5.3斯涅耳作图法应用实例光轴平行于晶面，入平面波正入射，光轴垂射面与主截面垂直直于晶体表面
4、34.5.3斯涅耳作图法应用实例平面波正入射，光轴与晶面斜交平面波在主截面内斜入射面4.5.3斯涅耳作图法应用实例平面波正入射，光轴平行于表面44.6偏振器和补偿器4.6.1偏振器产生或检验光束偏振态的器件1.偏振棱镜利用晶体双折射特性制成的偏振器(1)渥拉斯顿(Wollaston)棱镜结构：由两个直角的方解石(或石英)棱镜胶合而成(结构如图)。原理：基于晶体的双折射原理。分束角θo=arcsin[(no−ne)tanα]（no>ne）4.6.1偏振器AA'C(2)尼科尔(Nicol)棱镜c48oc71o68oBD
5、'DA'尼科耳棱镜（负晶体）CcecoBD'尼科耳棱镜分光原理结构：一块长宽比为3:1的方解石晶体按如图所示的要求加工切割成两块，并用加拿大树胶胶合在一起。光轴与两端面的夹角均为48o；原理：基于晶体的双折射原理。54.6.1偏振器(3)格兰-汤普森(Glan-Tompson)棱镜(4)傅科(Foucault)棱镜4.6.1偏振器2.偏振片(1)散射型偏振片结构：两片具有特定折射率的光学玻璃(Zk2)夹着一层双折射性很强的NaNO3(如图示）。原理：利用双折射晶体的散射起偏。ZK光学玻璃2n=1.5831g64.6
6、.1偏振器(2)二向色型偏振片所谓二向色性，就是有些晶体(电气石、硫酸碘奎宁等)对传输光中两个相互垂直的振动分量具有选择吸收的特性。特点：价廉，但偏振度低，损失光能。←⎯→强吸收•弱吸收4.6.2波片波(晶)片:将单轴晶体平行于光轴方向切割加工而成的表面平行、厚度均匀的薄晶片。AAezθAcco线偏振光在单轴晶体表面的分解*入射的线偏振光将在波片表面的分解成两束振动方向相互垂直的线偏振光：o光和e光*o光和e光通过厚度为d的波片产生的光程差：2πΔ=no−nedδ=no−nedλ74.6.2波片*o光和e光在穿过波
7、片射出时，合成为：22⎛⎜E1⎞⎟⎛⎜E2⎞⎟E1E22+−2cosδ=sinδ⎜⎝Ao⎟⎠⎜⎝Ae⎟⎠AoAe－出射光的偏振态决定于δ。1.全波片Δ=no−ned=mλ,m=±1,±2,...2⎛⎜E1E2⎞⎟−=0⎜AA⎟⎝oe⎠AoE1=E2=E2tanθAe线偏振光通过全波片后，其偏振态不变。4.6.2波片2.半波片Δ=no−ned=(m+1/2)λ,m=0,±1,±2,...*o光和e光在穿过波片后射出时，合成为：2⎛⎜E1E2⎞⎟+=0⎜AA⎟⎝oe⎠AoE1=−E2=E2tan(−θ)Ae线偏振光通过
8、半波片后，其射出光仍为线偏振光，振动面的方位较入射光转了2θ。84.6.2波片3.1/4波片Δ=no−ned=(m+1/4)λ,m=0,±1,±2,...*o光和e光在穿过波片后射出时，合成为：22E1E2+=122AoAe*射出光为长、短半轴分别为Ao和Ae的椭圆偏振光。*当θ=45°时,射出光为圆偏振光。4.6.2波片4.几点注意(1)任何波片都只对特定
