偏振光学及其应用(精)

b 左旋和右旋晶体：

nR nL ( 0) 的晶体
nR nL ( 0) 的晶体
c 磁致旋光（法拉第旋转）的规律和特点
需要掌握的基本方法
1 利用计算法和惠更斯作图法求解晶体的双折射问题； 2 五种偏振光的获得和检验的方法 ； 3 偏振光干涉问题的求解方法。
例题分析
6
1、如图，单色自然光源 S 置于透镜 L 的焦点处，后面依次放置 偏振片P、λ/4波晶片（ =π/2）和理想平面反射镜M（反射率R=1， 反射光与入射光相比有相位π的突变）。若入射到偏振片P上的光 强为 I0 ， P的透振方向与波晶片光轴的夹角为如图的 α<π/4，试分 析光波经过各个器件后的光强和偏振态？
3
5 坐标轴投影相位差
：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
从波晶片出射的两个互相垂直的光振动通过偏振片 P2时，在平行P2透振方向 的两个投影分量之间产生的相位差。
0 ＝
7随相位差变化的 线偏振态图.
e 轴和o 轴的正方向沿 P2透振方向的投影方向相同 e 轴和o 轴的正方向沿 P2透振方向的投影方向相反
6 随相位差变化的椭圆偏振态图
3 附加相位差 ：
Eo E0o cos( t ) Ee E0e cos(t )
光通过波晶片时，由波晶片产生的o光相对e光的相 位延迟量为：
2 (no ne )d
4 入射（分解）相位差 入 · ：
刚入射到波晶片上的各种偏振光分解成o光和e光后产生的相位差 .

2
t )
8
Ee E0e cos(t )
出射光为如图的左旋正椭圆偏振光 。
由于反射过程没有能量损失 反射过程有半波损
反射坐标系中

4出 3出 / 2 2 ' ' Eo E0 t ) o cos( 2 ' Ee' E0 e cos( t )
偏振态为：沿P透振方向的线偏振光。
1 2 I I E 后光强变为: 2 0 02 2
3区

E0e E02 cos E0o E02 sin
2
3入＝0
1 I3 E E I 0 2 3出 3入＋
2 o 2 e
2

4区
Eo E0 o cos(
7 偏振光干涉的基本装置和公式
1）装置图
4
2）公式
出射光强
I 2 E E E 2Ee2 Eo 2 cos 出
2 2 2 e2 2 o2
Ee 2 E01 cos cos
Eo 2 E01 sin sin
出＝ 入＋＋ '
3）尖劈形晶片产生的干涉条纹的形状和间距 近似处理：o光和e光在晶片中传播时不分开，仅仅传播速度不同. 尖劈形晶片后产生的相位差为:


' Ee' E0 e cos( t )
出射光是如图的处于反射坐标系中的一三象限的线偏振光.
6区
1 2 马吕斯定律: I 6 I 5 cos (2 ) I 0 cos (2 ) 2
2
出射光是如图的处于反射坐标系中的二四象限的线偏振光.
45
0
I 6 I 0 cos 2 (2 ) 0
5区
9
e E0e E0 1 2 2 I 5 E0o E0e I 0 E0o E0o 2 5出＝ 5入＋＝0 5入 = 2 2 ' ' Eo E0 o cos( t )
反射坐标系中
反射光通过波晶片时 o’方向的光振动和e’方向的光振动振幅不变。
I 2 I 2 (d )
条纹间距: x
干涉条纹的形状是平行棱边的直线条纹.
2 (no ne )d
d



(no ne )
4）旋光现象的基本概念
a 旋光率：
5
d
1 ( R L ) (n R n L )d 2 0
左旋晶体 右旋晶体
入射光：
e o k
反射光：
e o k
解：
解 题 思 路

7 1 计算出通过每一个区间的两个互相垂直的线偏振光的振幅和相位； 2 对照随相位差变化的偏振态图确定偏振态；
3 利用相干光强公式计算光强；
1区
已知: 光强为： I 1
I 0 ；偏振态为：自然光。
2区
经过偏振片P
1
反射光隔离装置
10 2 如图所示，在杨氏干涉装置中，S点光源发出光强为I0的单色自然光，S1和 S2 为双孔，忽略传播过程光的衰减，回答如下问题。 (1)如果在S后放置一个偏振片P，干涉条纹是否发生变化？ (2)如果在S1和S2之前再各放置一个偏振片P1和P2，它们的透振方向互相垂直， 并都与P的透振方向成如图的450角，屏幕Σ 上的光强分布如何？ (3)在Σ 前面再放置一个偏振片P’，其透振方向与P平行，试比较在这种情况下 观察到的干涉条纹与P1、P2、 P’都不存在时的干涉条纹有何不同？ (4)同(3)的布置，仅将P旋转900，屏幕上干涉条纹有何变化？ (5)同(3)的布置，仅将P撤去，屏幕上是否有干涉条纹？ (6)类似(2)的布置，屏幕Σ 上的F0和F1分别是未加P1和P2时的零级和一级亮纹 所在处， F , F , F 是F0和F1的四等分点，说明F0 ,F1 ,F , F , F 各点处的光的 偏振态？
1
偏振光学及其应用
光在晶体中的传输问题
基本概念和公式复习
例题分析
作业题讲解
基本概念和公式复习
一、基本概念
1 双折射现象的基本概念：
o光，e光，晶体的光轴，主截面，主平面， o光和e光的偏振态 正晶体和负晶体，波面，主折射率no和ne
2
2 晶体光学器件：
洛匈棱镜、渥拉斯顿棱镜、尼克耳棱镜和波晶片的结构、特点及其功能
o’方向的光振动比e’方向的光振动相位延迟 反

e E0e E0 E0o E0o
I4 E
' 2 0o
E
' 2 0e
1 I0 2

出射光为如图的右旋正椭圆偏振光 。
注意：已知偏振片P的透振方向位于入射坐标系的一三象限，但是，由于反 射坐标系的e’方向与入射坐标系的e方向相反，因此，偏振片的透振方向应当 位于反射坐标系的二四象限。