偏振光检验

3、分辨椭圆偏振光与部分椭圆偏振光、部分直线偏振光 分辨椭圆偏振光与部分椭圆偏振光、 在转动检偏镜时，均可发现光线有时亮、有时暗， 在转动检偏镜时，均可发现光线有时亮、有时暗，即 使在最暗时，透过光强也都不完全减弱到零。 使在最暗时，透过光强也都不完全减弱到零。 最暗时 不完全减弱到零
为区别这三种光，可将一个四分之一波片插入待检验 为区别这三种光， 的偏振光与检偏镜之间， 的偏振光与检偏镜之间，并先使四分之一波片的光轴取向 跟单独用检偏镜时看到最亮时的光振动方向一致。 跟单独用检偏镜时看到最亮时的光振动方向一致。
解: （1）
d sin ϕ = mλ
d m= n a n =1
m λ d= = 6µm sin ϕ
（2） ）
m= 4
am in
d = =1.5µm 4
（3）由光栅方程，理论上能看到的最高级谱线的极限， 由光栅方程，理论上能看到的最高级谱线的极限， 对应衍射角θ=π/2 对应衍射角θ=π/2
sinθ =1 m= m ax ， m
波长为6000 的单色光垂直入射在一光栅上， 6000Å的单色光垂直入射在一光栅上 例题 波长为6000 的单色光垂直入射在一光栅上，第二级明 纹出现在sin =0.2处 级为第一个缺级。 (1)光栅上相 纹出现在 ϕ2=0.2处，第4级为第一个缺级。求(1)光栅上相 邻两缝的距离是多少？ (2)狭缝可能的最小宽度是多少 狭缝可能的最小宽度是多少？ 邻两缝的距离是多少？ (2)狭缝可能的最小宽度是多少？(3) 按上述选定的a值 实际上能观察到的全部明纹数是多少？ 按上述选定的 值，实际上能观察到的全部明纹数是多少？
∴d =24000Å
λ A= = mN ∆λ
光栅宽度： 光栅宽度： 4000Å的第3级缺级： 4000 的第3级缺级： 的第
λ ∴N = =6×104 × mλ ∆
Nd=14.4cm d=14.4cm
d m= n( ) = 3 a
n=1, a=8000Å
波长λ=6000Å的单色平行光垂直照射光栅， 例题 波长λ=6000 的单色平行光垂直照射光栅，发现两相 sinθ =0.2和sinθ =0.3处 而第4 邻的主极大分别出现在sinθ1=0.2和sinθ2=0.3处，而第4级缺 (1)光栅常数 (2)最小缝宽 (3)屏上实际呈 级。求：(1)光栅常数 d=？(2)最小缝宽 a=？(3)屏上实际呈 现的全部级别和亮纹条数。 现的全部级别和亮纹条数。 解 (1) dsinθ 1 =mλ , 于是求得光栅常数
设计一平面透射光栅。当用白光垂直照射时， 例题 设计一平面透射光栅。当用白光垂直照射时，能在 30°的方向上观察到λ 6000Å的第二级主极大 的第二级主极大， 30°的方向上观察到λ=6000 的第二级主极大，并能分辨该处 ∆λ=0.05 的两条谱线， 但在该方向上观察不到4000 的第3 =0.05Å的两条谱线 4000Å的第 ∆λ=0.05 的两条谱线， 但在该方向上观察不到4000 的第3 级主极大。 级主极大。 解 dsin30° =2×6000Å ° ×
波片： 二、再用1/4波片： 再用 波片 如果用偏振片进行观察时， 如果用偏振片进行观察时，光强随偏振片的转动有 变化但没有消光，则这束光是部分偏振光或椭圆 变化但没有消光，则这束光是部分偏振光或 部分偏振光 偏振光。 偏振光。 这时可将偏振片停留在透射光强度最大的位置，在 这时可将偏振片停留在透射光强度最大的位置， 偏振片前插入1/4玻片， 1/4玻片 偏振片前插入1/4玻片，使玻片的光轴与偏振片 的投射方向平行， 的投射方向平行，再次转动偏振片会若出现两次 消光，即为椭圆偏振光，即椭圆偏振片变为线偏 消光，即为椭圆偏振光， 椭圆偏振光 振光；若还是不出现消光，则为部分偏振光 部分偏振光。 振光；若还是不出现消光，则为部分偏振光。
偏振光的鉴别 如何利用一块检偏器与一块四分之一波片， 如何利用一块检偏器与一块四分之一波片，鉴别直线偏振 光、圆偏振光、部分圆偏振光以及自然光、椭圆偏振光与 圆偏振光、部分圆偏振光以及自然光、 部分椭圆偏振光、部分直线偏振光？ 部分椭圆偏振光、部分直线偏振光？
1、直线偏振光的鉴别 转动检偏镜，光强随之改变。如果最弱时完全看不到光， 转动检偏镜，光强随之改变。如果最弱时完全看不到光， 看不到光 再转过90度 光强就最大，可确定为直线偏振光。 再转过90度，光强就最大，可确定为直线偏振光。 90
若插入的晶片为1/4波片， 若插入的晶片为 波片，则透过晶片后的两束 波片 在晶片内时分别为e光 光（在晶片内时分别为 光、O光）是频率相同、光 光 是频率相同、 矢量相互垂直且位相差等于π/2的两束光 的两束光。 矢量相互垂直且位相差等于 的两束光。 这样的两束光将合成为圆偏振光或椭圆偏振光。 这样的两束光将合成为圆偏振光或椭圆偏振光。 思考：如何鉴别自然光、线偏光和圆偏振光和椭圆 思考：如何鉴别自然光、 偏振光？ 偏振光？ 先用检偏器，旋转时光强不变的是自然光和圆偏 先用检偏器， 消光的是线偏光， 光，消光的是线偏光，光强变化但不消光的是椭 圆偏振光;在偏振片前放一个1/4波片,检偏器不变， 1/4波片 圆偏振光;在偏振片前放一个1/4波片,检偏器不变， 旋转1/4波片，如果光强不变的是自然光, 1/4波片 旋转1/4波片，如果光强不变的是自然光,出现消 光的是圆偏振光. 光的是圆偏振光. Ps:波片是偏振器件，对非偏振光一点用都没有, Ps:波片是偏振器件，对非偏振光一点用都没有, 波片是偏振器件 自然光经过波片后还是自然光
思考：如何鉴别自然光、线偏光、圆偏振光、 思考：如何鉴别自然光、线偏光、圆偏振光、椭圆
偏振光和部分偏振光 部分偏振光？ 偏振光和部分偏振光？ 一、先用偏振片进行观察： 先用偏振片进行观察：
1.如果随偏振片的转动出现两次消光，则这束光是线偏振 1.如果随偏振片的转动出现两次消光，则这束光是线偏振 如果随偏振片的转动出现两次消光 光。 2.若光强随偏振片的转动没有变化， 2.若光强随偏振片的转动没有变化，这束光是自然光或圆 若光强随偏振片的转动没有变化 偏振光。这时在偏振片之前放1/4玻片，再转动偏振片。 1/4玻片 偏振光。这时在偏振片之前放1/4玻片，再转动偏振片。如 果强度仍然没有变化是自然光；如果出现两次消光，则是 果强度仍然没有变化是自然光；如果出现两次消光， 自然光 圆偏振光，因为1/4玻片能把圆偏振光变为线偏振光。 1/4玻片能把圆偏振光变为线偏振光 圆偏振光，因为1/4玻片能把圆偏振光变为线偏振光。
2、分辨圆偏振光、部分圆偏振光与自然光 分辨圆偏振光、 转动检偏镜，若透射光强度始终不变， 转动检偏镜，若透射光强度始终不变，入射光就是 光强度始终不变 自然光或圆偏振光， 自然光或圆偏振光，或由自然光与圆偏振光混合而成的 部分圆偏振光。 部分圆偏振光。 要分辨这三种光，就应在光射达检偏镜前， 要分辨这三种光，就应在光射达检偏镜前，使它先通 过四分之一波片。 过四分之一波片。 （1）若是圆偏振光， 若是圆偏振光， 那么通过四分之一波片后，便成为直线偏振光。 那么通过四分之一波片后，便成为直线偏振光。
d sinθ1 = mλ d sinθ2 = m λ2 1 1 2 sinθ1 mλ 2m 1 1 = = 1 sinθ2 m λ2 3m 2 2
m 3 6 θ1 =θ2， 1 = = =L m 2 4 2
−3
两谱线重合
第二次重合 m1=6 , m2=4
d sin 60 = 6λ d = 3.05×10 mm 1
0
θ
f
干涉与衍射的区别和联系
联系：光的干涉与衍射都可以得到明暗相间的条纹，都有力地 证明了光的波动性．教材中曾有过这样的解释:“干涉和衍射之 间并不存在实质性的物理差别. 区别：习惯上当考虑的只是几个波的迭加时说是干涉,而讨论 大量的波的迭加则说是衍射；产生条件不同；干涉条纹与衍射 ； 条纹不同，以狭缝为例，干涉条纹平行、等距； 条纹不同，以狭缝为例，干涉条纹平行、等距；而衍射条纹平 不等距。 行、不等距。 干涉：参与相干叠加的各光束是按几何路径直接传播的。 干涉：参与相干叠加的各光束是按几何路径直接传播的。 衍射： 衍射：参与相干叠加的各光束的传播不符合几何光学模 每一光束存在明显的衍射。 型，每一光束存在明显的衍射。 很小，d/a较大时 单缝衍射的调制作用不明显， 较大时， a 很小，d/a较大时，单缝衍射的调制作用不明显，干涉 效应为主。 效应为主。 当a不很小时， 单缝衍射的调制作用明显，干涉条纹 不很小时， 单缝衍射的调制作用明显， 不是等强度分布，此时就可观察到衍射现象。 不是等强度分布，此时就可观察到衍射现象。
（1）若是椭圆偏振光， 若是椭圆偏振光， 在通过四分之一波片后，它便将变成直线偏振光， 在通过四分之一波片后，它便将变成直线偏振光，因此 可用检偏镜直接检验出来（有两个消光位置）。 可用检偏镜直接检验出来（有两个消光位置）。 （2）若是部分椭圆偏振光， 若是部分椭圆偏振光， 则通过四分之一波片后，将会变成部分直线偏振光。 则通过四分之一波片后，将会变成部分直线偏振光。在 转动检偏器时，在某一方位，光特别亮，处于其他方位时都 转动检偏器时，在某一方位，光特别亮， 较暗，但却不等于零。 较暗，但却不等于零。 （3）若是部分直线偏振光， 若是部分直线偏振光， 将四分之一波片转过45度后，它应变成部分圆偏振光， 将四分之一波片转过45度后，它应变成部分圆偏振光， 45度后 检偏器转动时光强不变。 检偏器转动时光强不变。
（2）若为部分圆偏振光， 若为部分圆偏振光， 则通过四分之一波片后， 则通过四分之一波片后，就变成直线偏振光与自然 光混合而成的部分直线偏振光。 光混合而成的部分直线偏振光。 这时转动检偏镜可发现，当检偏镜在某一方位时， 这时转动检偏镜可发现，当检偏镜在某一方位时， 光特别亮，处于其他方位时都较暗，但却不等于零。 光特别亮，处于其他方位时都较暗，但却不等于零。 （3）若光是自然光， 若光是自然光， 则经过四分之一波片后，就不会变成直线偏振光， 则经过四分之一波片后，就不会变成直线偏振光，也 不会变成部分偏振光，仍为自然光。 不会变成部分偏振光，仍为自然光。 即转动检偏镜时，所见的光强度始终不变。 即转动检偏镜时，所见的光强度始终不变。