偏振光的干涉和旋光效应.pdf

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1、§14.14偏振光的干涉一.偏振光干涉实验1.实验装置··屏波片偏振片1偏振片22.实验现象•单色光入射，波片厚度均匀，屏上光强均匀分布。•白光入射，屏上出现彩色，转动偏振片或波片，色彩变化。•波片厚度不均匀时，出现干涉条纹。1/16二.偏振光干涉的分析1.各个区域光矢量偏振状态P2CP1bAA11eaλA1oI0两束频率相同，振动两束频率相同，振动方向相互垂直，具有方向平行，具有恒定单色自然光线偏振光恒定相位差的线偏振相位差的线偏振光.光–椭圆偏振光满足相干条件.2/162.光线通过波片的传播情况o光和e光传播方向相同，但速度

2、不同。o光和e光通过波片后产生的相位差为：o光2πdd·Dj=n-n·coee光l··no——o光主折射率ne——e光主折射率3/163.光线通过偏振片2的传播情况及光强分析(1)单色自然光通过偏振片P后振幅为A11AP11(2)晶体中o光和e光的振幅CAAo=1sinaAAe=1cosaaAeAobP(3)通过偏振片2后两分振动振幅2AAo2e2A=AAsinb=×sinabsinoo21A=AAcosb=×cosabcosee21经过偏振片2出射的两束光：振动方向平行，频率相同，相位差恒定，满足干涉条件。α=β=45oàA,

3、A的振幅最大，干涉效果最好o2e24/16AP1(4)考虑A，A附加相位差1o2e2C2πdDj=Djc+π=no-ne+πAaAelobP2式中p为投影引入的AA附加相位o2e2Ø说明光轴A是否存在附加相位差要具2o体考虑.A1e该情况无需附加相位差πbAa1A1oP1A2eP25/16合振动强度为：222IµA=A+A+D2AAcosj2o2e2oe222πdDj=n-n+π=2kπ—干涉相长oel2πdDj=no-ne+π=(2k+1)π—干涉相消l讨论(1)波片厚度相同时，各处相位差相同，单色光照射时屏上光强均匀分布。6

4、/16(2)波片厚度不均匀时，各处相位差不同，单色光入射出现等厚干涉条纹。(3)白光照射时，屏上由于某种颜色干涉相消,而呈现它的互补色，这叫(显)色偏振。白光屏··偏振片1偏振片2(4)旋转偏振片，使两偏振片偏振化方向平行，相位差产生p的变化，屏上颜色发生变化。7/16三.光弹效应(应力双折射效应)双折射现象不仅仅是天然晶体所具有，许多各向同性透明介质(包括固体，液体和气体)在某些外加条件的影响下，也会变成对光的各向异性体，而出现双折射现象.P1塑料P2光轴8/16FF白光··屏偏振片1d偏振片2FFn-n=cp(c是与材料有关

5、的常数，p为样品材料中的应力)oe2πdcpd×2πo光和e的相位差：Dj=no-ne=ll说明(1)各处p不同Dj不同出现干涉条纹(2)应力分布越集中的地方条纹越细密9/16•克尔效应某些各向同性的透明介质（如非晶体和液体），在外电场的作用下，显示出双折射现象，称为克尔效应。当外电场撤消Mc+N时，这种性质立即消失，因•I0•I0c'此也称为电致2-双折射现象。光轴沿电场强度的方向通过控制外加电压，可调节输出的光脉冲的长短和频率，把电讯号转两光通过厚度为l的液体时变成光讯号。由于光电效应几乎没有惯性，电讯号的控制速度可达2n-

6、=nkE10-9m/s。“光开关”、“光调制eo器”、“光断续器”有极快的速度若去掉盒内电场，则没有光启闭光路或调制光强，广泛应用于从N透出。整个系统起“光高速摄影、电影、电视和激光通讯开关”的作用。等许多领域。10/16§14.15旋光效应简介1.实验装置d屏··偏振片1石英晶片偏振片22.实验结果•从石英晶片出射的是偏振光，振动面旋转了一个角度。石英晶片具有旋光性。线偏振光通过某些物质后，其偏振面将以光传播方向为轴线转过一定角度，这种现象称为旋光现象11/16•能够产生旋光现象的物质称为旋光物质左旋物质：迎着光的传播方向观看

7、，使振动面按逆时针方向转动的物质，如果糖、石英右旋物质：迎着光的传播方向观看，使振动面按顺时针方向转动的物质，如葡萄糖、石英•天然旋光物质中，光的振动面旋转的角度j与光经过旋光物质的厚度d成正比j=ad•对于有旋光性的溶液，j还与溶液的浓度c成正比j=acd其中α称为旋光率，与旋光物质的性质、温度及入射光波长有关。12/16光学总结光是电磁波－横波光波的叠加相干条件:(1)频率相同(2)相位差恒定(3)光矢量振动方向平行w(r-r)12I=I1+I2+2I1I2cosDjDj=j1-j2-c光程与光程差x=nr一、光的干涉ì±2

8、kpk=0,1,2,¼明条纹明暗条ïDj=íp纹条件±(2k-1)k=1,2,3,¼暗条纹ïî213/16ì±klk=0,1,2,¼明条纹，半波长的偶数倍ïd=í()l±2k＋1k=0,1,2,¼暗条纹，半波长的奇数倍ïî21.杨氏双缝干涉yP(x,y,z)r·