偏振光学及其应用课件.ppt

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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1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：o光，e光，晶体的光轴，主截面，主平面，o光和e光的偏振态正晶体和负晶体，波面，主折射率no和ne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：24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

2、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。e轴和o轴的正方向沿P2透振方向的投影方向相同e轴和o轴的正方向沿P2透振方向的投影方向相反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.37偏振光干涉的基本装置和公式1）装置图2）公式出射光强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:干涉条纹的形状是平行棱边的直线条纹.条纹间距:44）旋光现象的基本概念a旋光率：b左旋和右旋晶

3、体：的晶体左旋晶体右旋晶体的晶体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的方法；3偏振光干涉问题的求解方法。5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、λ/4波晶片（=π/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π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α<π/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：6

4、解：解题思路1计算出通过每一个区间的两个互相垂直的线偏振光的振幅和相位；2对照随相位差变化的偏振态图确定偏振态；3利用相干光强公式计算光强；1区偏振态为：自然光。光强为：；已知: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7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o’方向的光振动比e’方向的光振动相位延迟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

5、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。85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.反射光隔离装置92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P

6、1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Σ上的光强分布如何？(3)在Σ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Σ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1

7、0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:D双缝到屏幕的距离,d为双缝的间距,λ是入射光的波长.(1)在S后放置一个偏振片P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:双缝S1和S2满足相干条件屏幕Σ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。(2)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。从双缝S1和S2出射的两束线偏振光是互相垂直的，不满足相干条件。11(3)在Σ前面

8、再放置一个偏振片P’，其透振方向与P平行从双缝S1和S2出射的两束互相垂直线偏振光强：通过P’再次投影，出射的两束沿P’的透振方向的偏振光强为：满足相干条件干涉条纹的形状、间距、可见度等其余特性不发生变化。与P1、P2、P’都不存在时的干涉条纹的特征相同，只是光强减弱。屏幕Σ上的相干光强分布变为：(4)光路与(3)同，将P旋转900同上，通过P、P1、P2、P’的两束线偏振光方向平行，相位差稳定，满足相干条件，屏幕上出现干涉条纹。投影相位差12与(3)中的结果相比，(