双折射偏振棱镜
光的偏振,反射和折射产生偏振和双折射现象
椭圆偏振光
线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的光振动均可分解为两个相互垂直
同频率相差恒定线偏振光振动的合成 x = A1 coswt y = A2 cos(wt + Dj )
对线偏振光，刚入射时相差为 Dji = π 或 0
垂直入射波晶片后，分解为振动方向相互垂直的 o 光和 e 光，取 x 轴方
向为 o 光振动方向，y 轴方向为 e 光振动动方向
-
ne )d
波晶片分类
(no - ne )d = λ 4
(no - ne )d = λ 2 (no - ne )d = λ
Dj = π 2 Dj = π Dj = 2π
1 4 波片 半波片 全波片
Ø说明: 一定的波晶片是针对某一特定波长而言的.
26/28
波晶片可用于改变光的偏振态
？ 如 线偏振光经 1 4 波片后变为
出波片后相位差为
Dj f
=
Dji
+
2π λ
(no
-
ne )d
=
Dji
+
π 2
Dji = π
Dji = 0
Dj f
=
3π 2
1 4波片
· · ·
Dj f
=
π 2
27/28
• 波晶片对光偏振的影响:
入射光
波晶片
透射光
线偏振光 ( D j 0 = 0 ,p ) 圆偏振光 (Dj0 =p 2,-p 2) 自然光
例
14/28
n1
i · · · · ·
·
i
· ·
n2 ·
·
·
i i n1
· ···· B
· · B·
光的偏振ppt课件
自然光
....
线偏振光 .
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
....
线偏振光
.
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
....
线偏振光
.
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
....
线偏振光
.
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
（1） I0 cos2 1 I0
2
32
解得 ＝ 54044
（2） I0 cos2 I0
2
3
解得 ＝ 35016
【例题13-2】光强为 I0 的自然光相继通过偏振片P1、P2、P3 后光强为I0 /8，已知P1 P3，问：P1、P2间夹角为何？
解: 分析
I0
P1
I1
P2
P3
I2
I3=I0/8
e光
线偏振光
3. 晶体的光轴
当光在晶体内沿光轴方向传播时不发生双折射。
光轴是一特殊的方向,凡平行于此 光轴
方向的直线均为光轴。
102o
单轴晶体：只有一个光轴的晶体 双轴晶体: 有两个光轴的晶体
78o 78o 102o
4. 主平面(光的传播方向与晶体光轴构成的平面)
·
光轴
·
o光
光轴
e光
(o光振动垂直o 光主平面)
i0 — 布儒斯特角或起偏角
•
i • n1
•
•
i
b
0
n1 sin i0 n2 sin γ n2 sin(900 i0 ) n2 •
双折射_实验报告
一、实验目的1. 理解双折射现象，掌握双折射实验的基本原理和操作方法。
2. 学习利用尼科尔棱镜观察双折射现象，观察和分析不同物质的折射率。
3. 理解光的偏振现象，掌握布儒斯特定律。
二、实验原理1. 双折射现象：当一束光线入射到各向异性介质（如晶体）时，光线在介质中传播方向会发生改变，形成两束折射光线，这种现象称为双折射现象。
2. 尼科尔棱镜：尼科尔棱镜是一种特殊的偏振片，其作用是使一束非偏振光分解为两束相互垂直的偏振光。
3. 布儒斯特定律：当一束光线入射到介质表面时，若入射角等于布儒斯特角，则反射光为完全偏振光。
三、实验器材1. 尼科尔棱镜2. 双折射晶体（如方解石）3. 平行光管4. 光具座5. 量角器6. 毛玻璃7. 铅笔8. 记录纸四、实验步骤1. 将平行光管置于光具座上，调整光源，使光束平行。
2. 将双折射晶体放置在平行光管的光路上，调整晶体位置，使光束穿过晶体。
3. 在晶体后面放置尼科尔棱镜，调整尼科尔棱镜，使晶体出射的光束通过棱镜。
4. 观察光束在尼科尔棱镜后面的现象，记录观察结果。
5. 改变入射角，重复步骤4，观察不同入射角下的现象。
6. 记录观察结果，包括光束在尼科尔棱镜后面的现象、入射角、反射光和折射光的情况。
7. 利用布儒斯特定律，计算晶体的折射率。
五、实验数据及结果1. 观察结果：入射角/度尼科尔棱镜后面的现象0 光束穿过晶体后无变化30 光束穿过晶体后变为两束光线45 光束穿过晶体后变为两束相互垂直的光线60 光束穿过晶体后变为两束光线，其中一束光线在晶体内部发生偏振90 光束穿过晶体后变为两束光线，其中一束光线在晶体内部发生偏振2. 计算折射率：根据布儒斯特定律，入射角等于布儒斯特角时，反射光为完全偏振光。
设入射角为θB，折射率为n，则有tanθB = n。
由观察结果可知，当入射角为45度时，光束穿过晶体后变为两束相互垂直的光线，此时入射角等于布儒斯特角。
因此，n = tan45° = 1。
光的偏振和体的双折射
第五章 光的偏振和晶体的双折射§ 5.1光的偏振态偏振：振动方向相对于传播方向的不对称性。
一．光是横波1、 光是电磁波——横波2、 用二向色性晶体（电气石晶体、硫酸碘奎宁晶体）检验——横波。
最初的器件是用细导线做成的密排线栅（金质线栅，d=5.08×10-4mm ），光通过时，由于与导线同方向的电场被吸收，留下与其垂直的振动。
1928年，Harvaed 大学的Land （19岁）发明了人造偏振片，用聚乙烯醇膜浸碘制得。
到1938年，出现了H 型偏振片，原理相同。
3、名词起偏：使光变为具有偏振特性。
检偏：检验光的偏振特性。
透振方向：通过偏振仪器光的电矢量的振动方向。
二．光的偏振态偏振：振动方向相对于传播方向的不对称性。
对可见光，只考虑其电矢量。
1．自然光振动方向随机，相对于波矢对称。
光的叠加是按强度相加。
可沿任意方向正交分解，在任一方向的强度为总强度之半。
021I I自然光是大量原子同时发出的光波的集合。
其中的每一列是由一个原子发出的，有一个偏振方向和相位，但光波之间是没有任何关系的。
所以，他们的集合，就是在各个方向振动相等、相位差随机的自然光。
在直角坐标系中，一列沿z 向传播、振动方向与X 轴夹角为θ的光，在X 方向的振幅为θθcos A A x =，由于各个光波在X 方向的总强度是光强相加，故有22022220cos )(A d A d A I x x πθθθππθ===⎰⎰同理2A I y π= 而总光强22022A d A I πθπ==⎰，故021I I I y x == 2．平面偏振光（线偏振光）只包含单一振动方向的电矢量。
在任一方向的光强θθ20cos I I =，马吕斯定律。
用偏振片可以获得平面偏振光。
偏振仪器（起偏器）的消光比=最小透射光强/最大透射光强 3．部分偏振光 介于自然光和线偏光之间。
偏振度=（I MAX -I MIN ）/（I MAX +I MIN ） 4．圆偏振光电矢量端点轨迹的投影为圆。
光的偏振和晶体的双折射
E(t, z) Ex x Ey y Ax cos(t kz)x Ay cos(t kz ) y
椭圆长轴或短轴与坐标轴的夹角
tg2
2Ax Ay Ax 2 Ay 2
cos
可以容易得到电矢量的旋转方向，即
I, II,右旋 III, IV,左旋
第八章光的偏振和晶体的双折射
光的偏振态及其数学表示 晶体的双折射及双折射晶体的参数
晶体中的波面及折射率椭球 晶体光学器件：偏振棱镜和波晶片
偏振光的干涉 旋光
人工双折射及其应用
光是横波 ,具有偏振特性
偏振：振动方向相对于传播方向的不对 称性。
对可见光，只考虑其电矢量。
E
H
k
自然光
振动方向随机，相对于波矢对称。 光的叠加是按强度相加。
等等。 双轴晶体：云母、蓝宝石、橄榄石、硫黄等，
等等。
2、主截面：入射界面（晶体表面）的法线与 光轴形成的平面。是与晶体相关的，与光线无 关。
3、主平面：晶体中的光线与光轴所形成 的平面。
o光主平面， e光主平面。
o光：振动方向垂直于主平面，即电矢量 垂直于光轴。
通过选择合适的入射方向，可以使入射 面与主截面重合。
用方解石晶体制成
方解石晶体是冰洲石晶体的一种，即CaCO3， 是碳酸钙的六角晶系
每一个平行四边形表面有
1020
一对约为102o和78o的角
780
780
光轴通过三个钝角构成的
1020
780
顶点，并与三个表面成相等角度A 1020
1020
1020 C
偏振光与双折射相关概念详解(精)
1、 阐明白然光、平面偏振光、部份偏振光、圆偏振光 和椭圆偏振光的概念及其检验方法C2、 了解由反射、折射和二向色性晶体所产生的偏振； 掌握布儒斯特定律的马吕斯定律。
3、 叙述单品体双折射的特点，说明惠更斯作图法，阐 明儿种偏振仪器的作用。
4、 叙述1/4波晶片的作川，分析平行平而偏振光干涉的 条件及其实现的方法。
阐明偏振光的干涉及应用。
§5・1光的偏振性马吕斯定律一.光的偏振状态1.线偏振光•线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解第五章光的偏振(D面对光的传播方向看2.自然光自然光的光矢量在所有可能的方向上，且振幅E 相等.® ©没有优势方向自然光的分解一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直的X 等幅的.不相干的线偏振光。
•自然光的表示法:3・部分偏振光= E cos a=£sinay•线偏振光的表示法:光振动垂直板面光振动平行板面X某一方向的光振动比与之相垂直方向的光振动占优毎的光.fb㊉部分偏振光部分偏振光的分解•部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直的.不 等幅的、不相干的线偏振光.垂直板面的光振动较强4•圆偏振光和椭圆偏振光偏振面随时间旋转的光为圆或椭圆偏振光• 迎着光线看,光矢量顺时针旋转为右旋偏振光.•部分偏振光的表示法:丨丨• M平行板面的光振动较强 X二.偏振片的起偏和检偏1. 起偏和检偏•起偏:从自然光获得偏振光.•起偏原理:利用某种光学的不对称性. •起偏器：起偏的光学器件-•检偏:检验偏振光9起偏器也就是检偏器.2.偏振片如利用某些物质能吸收某一方向的光振动，而让 与这个方向垂直的光振动通过的性质（二向色性）制 成起偏器.这种起偏器叫偏振片•非偏振光3.起偏示意图4.检偏用偏振器件分析-检验光的偏振态・电气石晶片偏振化方向 （透光方向）线偏振光/;,」__自然光思考：当偏振片旋转时.7不变T?是什么光/变，有消光T?是什么光 /变，无消光T?是什么光马吕斯定律( 1809 )a = 0，I = ^miix = ‘0偏振化方向 (透光方向iaI = I Q COS a消光例题有两个偏振片，一个用作起偏器，一个用作检偏器. 当它们的偏振化方向之间的夹角为30。
《双折射偏振棱镜》课件
工作原理
入射光
自然光入射到双折射偏振棱镜上。
双折射
由于两个直角棱镜的折射率不同，入射光 在两个棱镜之间发生双折射现象，分解成 两个偏振方向相互垂直的线偏振光。
反射与透射
出射光
两个线偏振光分别在两个棱镜上反射和透 射，由于棱镜的高反射性和高透光性，使 得两个线偏振光能够完全分离。
两个线偏振光作为出射光从双折射偏振棱 镜中射出。
光学信号处理
信号分离
在光学信号处理中，双折射偏振棱镜用于分离不同偏振状态的光信号，从而实 现多通道信号的解调。
增强信号质量
通过使用双折射偏振棱镜，可以有效地滤除噪声和干扰，提高信号的质量和信 噪比。
光学通信
高速光数据传输
在光纤通信中，双折射偏振棱镜用于实现高速光数据的传输和解调，从而提高通 信系统的数据传输速率和可靠性。
偏振棱镜的性能。
结构设计
优化双折射偏振棱镜的结构设 计，以改善其光学性能和机械 稳定性。
表面处理
对双折射偏振棱镜的表面进行 抛光和镀膜处理，以提高其光 学质量和耐久性。
制造工艺
采用先进的制造工艺，如精密 加工和超精密加工技术，以确 保双折射偏振棱镜的制造精度
和一致性。
05 双折射偏振棱镜的发展趋势与展望
特性
具有高透光性、高反射性、高偏 振度等特点，广泛应用于光学仪 器、激光技术、光通信等领域。
结构与组成
结构
双折射偏振棱镜由两个直角棱镜组成 ，两个棱镜的折射率不同，使得入射 的自然光在两个棱镜之间产生双折射 现象。
组成
主要由石英、方解石等光学材料制成 ，具有稳定的物理和化学性质，能够 保证长期使用过程中性能的稳定性。
并被利用。
偏振度
偏振分光棱镜的基本原理
偏振分光棱镜的基本原理偏振分光棱镜是一种广泛应用于物理、光学、光电等领域的重要仪器，它可以将一个入射光束分解成两个偏振方向不同的光束。
它具有很高的光学性能和稳定性，被广泛应用于各个领域。
那么，偏振分光棱镜的基本原理是什么呢？下面我们来一起分步骤阐述。
第一步：偏光片偏振分光棱镜的基本原理是利用偏振片对光的偏振状态进行选择和分解。
偏振片是一种能够选择特定偏振方向的光学元件。
当一个光波垂直入射到偏振片上时，便能够从光波中选出与偏振片自身方向相同的偏振部分，而过滤掉与偏振片方向相垂直的偏振部分。
因此，偏振片可以筛选出一个特定偏振方向的光波。
第二步：透镜偏振分光棱镜通常采用一个透镜对入射光束进行聚焦。
透镜可以将光束的展向进行调整，使得聚焦后的光线更容易被偏振片筛选出特定的偏振方向。
第三步：二分光镜接下来，入射光束会被一个称为“二分光镜”的元件分为两束光线，每束光线的偏振方向相互垂直，且光线的强度相等。
二分光镜通常由一块等轴双凸透镜构成，通过将入射光束分成两个偏振方向不同的光束。
第四步：反射镜分出两束光线之后，每束光线都会被反射镜反射。
反射镜的作用是改变光线的传播方向，并保持其偏振状态不变。
此时，多次运动的光线分别沿着两个方向移动。
第五步：重合镜最后，两束光线会在一个被称为重合镜的元件上汇合。
由于两束光线的偏振方向不同，当他们汇合在一起时，两束光将在不同的方向上强度叠加。
这种叠加在光学上被称为干涉。
综上所述，偏振分光棱镜的基本原理是将入射光束分解成两个偏振方向不同的光束，并在重合镜上将两束光线干涉叠加。
该仪器在科学研究、工程技术、医学诊断等领域中发挥着重要的作用。
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实验证明： O 光和 e 光均为偏振光.
A
B
o
e D
C
oe
12 双折射 偏振棱镜
波动光学
由于方解石结构中存在[CO3]平 面三角形，而且在结构中它们是平 行排列的，所以导致方解石晶体在 平行于[CO3]平面三角形方向上的折 射率与垂直该方向的折射率相差很 大，因此，方解石具有很大的双折 率。
12 双折射 偏振棱镜
波动光学
产生双折射的原因
寻常光线 在晶体中
各方向上传播速度相同.
光轴
c nΟ vΟ 常量
非常光线 晶体中各
ve
方向上传播速度不同,随
方向改变而改变.
c ne ve
ne 为主折射率
O光波阵面
vO
e 光波阵面
12 双折射 偏振棱镜
方解石晶体
光轴 在方解石这 类晶体中存在一个特殊 的方向，当光线沿这一 方向传播时不发生双折 射现象 . 称这一方向 为晶体的光轴.
波动光学
12 双折射 偏振棱镜
波动光学
主截面 当光在一晶体表面入射时，此表 面的法线与光轴所成的平面.
当入射面是主截面时， O 光的振动垂直
e 主截面； 光的振动平行于主截面.
光轴
109 0
710
光轴
1090
710
e光
o光
12 双折射 偏振棱镜
二 尼科耳棱镜
波动光学
90 A 48
68
B
加拿大树胶 D
i
双折射现象
方解石晶体
n
玻璃
sin i n 恒量
sin
波 动动光光学学
12 双折射 偏振棱镜
双折射 偏振棱镜
波动光学
寻常光线（o光）(ordinary rays)
服从折射定律的光线 非常光线（e光）(extraordinray rays)
不服从折射定律的光线 （一般情况，非常光线不在入射面内）
波动光学
102 A 光轴
102 102
78
78
78
B 光轴
12 双折射 偏振棱镜
各向同性介质的折射
波动光学
12 双折射 偏振棱镜
各向异性介质的折射
波动光学
12 双折射 偏振棱镜
各向异性介质的折射
波动光学
12 双折射 偏振棱镜
各向异性介质的折射
波动光学
12 双折射 偏振棱镜
各向异性介质的折射
e光
O光
C
no 1.658 ne 1.486
n胶 1.55
12 双折射 偏振棱镜 尼科耳棱镜可用于起偏和检偏
波动光学
0 90
12 双折射 偏振棱镜
波动光学
碧玺宝石的双折射：碧玺宝石一个非常显著的特 性是其强的多色性，寻常光方向的颜色比非寻常光 方向的颜色深。
12 双折射 偏振棱镜
红宝石、蓝宝石的双折射重影
波动光学
12 双折射 偏振棱镜
方解石的双折射
波动光学
12 双折射 偏振棱镜
波动光学
一 双折射的寻常光和非寻常光
折射定律