光在晶体中的传播ppt课件.ppt

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1、制作者：赣南师范学院物理与电子信息学院：王形华2009.12光在晶体中的传播(3)——偏振光的干涉及其应用1[相关知识点复习]:1、双折射现象：一束光线照射到晶体的表面，在晶体内产生两条折射线，一条总是符合普通的折射定律，电矢量的振动方向与主平面垂直，称为寻常光——o光，而另一条却常常违背它，电矢量的振动方向与主平面平行，称之为非寻常光——e光.（都是100%的线偏振光）。2、主折射率：no=c/v0ne=c/ve23、晶体偏振器：利用晶体的双折射现象可以制作晶体偏振器。常见的有洛匈棱镜、渥拉斯顿棱镜、尼科耳棱镜。任何光波通过晶体偏振器后出

2、射光都是线偏振光，其偏振方向与偏振器的透振方向相同。34、波晶片——位相延迟片：利用晶体的双折射现象可以制作出波晶片即位相延迟片：△=φo－φe=2πd（ne－no）/λ（λ/4片、λ/2片、全波片）线偏振光通过波晶片后，一般情形下为椭圆偏振光，在一定条件下，退化为圆偏振光或线偏振光。5、干涉条件：频率相同，存在相互平行的振动分量，位相差δ稳定。4新授:§4偏振光的干涉及其应用偏振光的干涉现象在实际中有许多应用，它的基本原理可以通过一个典型装置——两偏振器间放一块波晶片来阐明。5一、偏振器间的波晶片1、实验装置62、实验现象（1）当波晶片的

3、厚度均匀时，单色光入射，幕上照度是均匀的，转动任何一个元件，幕上的强度都会变化。（2）白光入射时，幕上出现彩色，转动任何元件时，幕上的彩色发生变化。（3）如果波晶片厚度不均匀，幕上出现干涉条纹，白光照明时出现彩色条纹。（4）用一块透明塑料代替波晶片，可能有条纹也可能没有；但给塑料加压力后，会出现干涉条纹，条纹随所加压力的大小而改变。73、理论分析偏振片I、透振方向P1,偏振片Ⅱ、透振方向P2,在波晶片内建立直角坐标系——e轴、o轴,e轴与P1的夹角为α,e轴与P2的夹角为β.入射光→偏振片（P1）→波晶片（e轴、o轴）→偏振片（P2）→出射

4、光.89由上图分析可知：Ae=A1cosαAo=A1sinαAe2=Aecosβ=A1cosαcosβAo2=Aosinβ=A1sinαsinβ出射光:E2=Ee2+Eo2设Ee2、Eo2的位相差为δ，则:A2=(Ae22+Ao22+2Ae2Ao2cosδ)1/2I2=A22=Ae22+Ao22+2Ae2Ao2cosδ干涉项10δ由三个因素决定：（1）δ入：线偏振光在e轴、o轴坐标系中方向不同引起δ入=0或π（一、三象限为0，二、四象限为π）（2）波晶片引起的位相差△：△=φo－φe=2πd（ne－no）/λ（3）δˊ：e轴、o轴、P2轴，

5、坐标投影引起的位相差δˊ=0或π（e轴、o轴正方向对P2轴的两个投影方向一致，δˊ=0;若两个投影方向相反，δˊ=π）δ=δ入+△+δˊ=δ入+2πd（ne－no）/λ｛0π+11讨论：（1）P1⊥P2,e轴为其对角线.α=β=450δ入=πδˊ=0δ=π+△I2=(A12/2)[1+cos(△+π)]=(A12/2)(1－cos△)12（2）P1、e轴不动,P2转到与P1平行（P1‖P2）α=β=450δ入=πδˊ=πδ=2π+△I2=(A12/2)(1＋cos△)13小结：I2=(A12/2)(1－cos△)（P1⊥P2、e轴为其对角线

6、：α=β=450）I2=(A12/2)(1＋cos△)（P1‖P2、e轴为其对角线：α=β=450）若：△=2kπ（即全波片）cos△=1对于P1⊥P2I2=0（消光）对于P1‖P2I2=A12（极大）显然转动任何一个元件，幕上的强度都会变化，这便是实验中（1）描述的现象。14二、显色偏振1、白光是各种波长的单色光组成的，如果其中缺了某种颜色（如缺红色），则呈现它的互补色（绿色）。2、对于给定的波晶片，对于某一单色光的波长λ1满足:△1=φo－φe=2πd(ne－no)/λ1=2kπ(k取整数)则:cos△1=1P1⊥P2I2=0（消光、暗

7、场）P1‖P2I2=A12（极大、亮场）对于另一单色光的波长λ2满足:△2=φo－φe=2πd(ne－no)/λ2=(2k+1)π(k取整数)则:cos△2=－1P1⊥P2I2=A12（极大、亮场）P1‖P2I2=0（消光、暗场）15如果入射光中同时包含波长为λ1和λ2的光，则P1⊥P2时显示出波长为λ2的颜色，P1‖P2时显示出波长为λ1的颜色。白光中包含各种可能波长的光，随着P2的转动，将显示出各种色彩的变化。这便是实验中（2）描述的现象，这种现象叫做显色偏振。16三、偏振光的干涉以上讨论的几种情况，幕上的干涉场中只有均匀的亮暗颜色的变

8、化，但没有出现干涉条纹,这是因为晶片的厚度是均匀的.如果换一块厚度不均匀的晶片，情况怎样？由于d的各处不同，位相差（δ=δ入+△+δˊ、△=2πd（ne－no）/λ）也不同，用透