波动光学_07_光的反射和双折射产生的偏振

应用折射定律 n1 sin i n2 sin
n1 sin(900 ) n2 sin
n1 tan n2
第七讲 光的反射和双折射产生的偏振_20140220 XCH
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波动光学 － 大学物理
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水和玻璃表面上
n3 tan i2 n2
i2 48026
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自然光从空气(n1=1.0)射入水中(n2=1.33)，
再入射在玻璃(n3=1.50)表面。 在水面和玻璃表面上的反射光均为线偏振光，
求水面和玻璃之间的夹角。
0 空气和水面上i 90
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光 的 反 射 和 第 双 七 折 讲 射 产 生 的 偏 振
01 反射和折射时光的偏振 1 反射和折射光的偏振 2 布儒斯特定律 02 光的双折射
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01 反射和折射时光的偏振
1 反射和折射时光的偏振
正晶体(石英) 负晶体(方解石)
vo ve
vo ve
c o光折射率 n0 vo
c e光折射率 ne ve
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3 晶体中波面的确定
自然光入射双折射晶体，光轴在反射和折射面内
根据惠更斯原理
可确定o光和e光 在晶体中的传播方向 t=0时刻的波面: AC t=t时刻：
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5 渥拉斯顿棱镜
两块直角冰洲石晶体构成 —— 两部分光轴相互垂直 自然光垂直于ABC光轴方向入射 在晶体内部分为o光和e光 传播方向一致、速度不同 o光和e光进入BCD后属性发生变化 o光变成e光，e光变成o光
由几何关系可知
900 (900 i2 )
水面和玻璃之间的夹角பைடு நூலகம் i2 11030
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02 光的双折射
各向同性介质中 —— 光的速度与传播方向和偏振态无关
波面 —— 球面或平面，传播方向与波面垂直
—— 反射光为线偏振光，振动方向垂直于入射面
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反射光与折射光的夹角 i0 90 应用折射定律 n1 sin i0 n2 sin
0
n1 sin i0 n2 sin(90 i0 )
0
n2 tan i0 n1
i0 —— 布儒斯特入射角
布儒斯特定律的应用 —— 激光谐振腔、偏振光的输出 以及偏振光的获得
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3 玻璃堆起偏
在布儒斯特角入射时获得的反射偏振光强度较弱 较强的折射光是部分偏振光
—— 把许多相互平行的玻璃片组装在一起形成玻璃堆 —— 最后反射光和出射光均为偏振光
—— 自然光在各向同性的
两种介质表面反射和折射
光传播方向和偏振态变化
—— 反射光和折射光均为部分偏振光 当反射光与折射光的方向垂直时，反射光为线偏振光
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2 布儒斯特定律
——
当反射光与折射光的夹角为900时
i0 900
符合折射定律 —— 折射光在入射面内
对于给定介质，折射率为常数
各种偏振态的光均满足以上特点 各向异性介质中 —— 光的速度与传播方向和偏振态有关
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1 晶体双折射现象 双折射 —— 自然光入射各向异性介质(方解石, 石英) 在介质内部的折射光分为两束光
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主平面 —— 光线和晶体光轴构成的面
o光的主平面 —— o光振动方向垂直于主平面
e光的主平面 —— e光的振动方向在主平面内
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2 单轴晶体中的波面 o光和e光在晶体中的波面分别是球面和旋转椭球面
o光的波面为DE, 在晶体中o光的传播方向为AE
e光的波面为DF，在晶体中e光的传播方向为AF
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自然光垂直入射双折射晶体表面 光轴平行于晶体的表面 且与入射光垂直 t=0时刻的波面: CC’ t=t时刻：
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3) 出射晶体后__两束光除了振动方向不一样之外
其它性质完全相同 —— 不再分为o光和e光
光轴 —— 晶体中不发生双折射的方向
单轴晶体 —— 方解石 石英 红宝石 双轴晶体 —— 云母 硫磺 黄玉
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方解石是双折射晶体， 透过方解石可以看到物体的双重影像
第十四章 光的偏振—大学物理2
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双折射光束特征
1) 两束光均为线偏振光 2) 遵循折射定律的一束光 — o光 不遵守折射定律的一束 — e光
—— 在介质中 o光和e光传播速度不一样
c o光波面为Wo, 晶体中o光沿入射光方向传播 no vo e光波面为We，晶体中e光沿入射光方向传播 n c e vo
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4 尼科耳棱镜
—— 利用双折射晶体制成偏振片 —— 取一块长度约为宽度3倍的冰洲石晶体
—— 沿对角线切开用加拿大树胶将两块冰洲石粘接起来
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加拿大树胶的折射率 no nC ne
—— 自然光在合适的角度入射尼科尔棱镜
—— o光在树胶界面发生全反射，被四周涂黑物质吸收
—— e光通过尼科尔棱镜
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