偏振光的干涉
偏振光的干涉
蓝色（485.4nm）相消 →黄色（585. 3 nm）。 红色（656.2 nm）相消→绿色（492.1nm）； 若d不均匀，则屏上出现彩色条纹。
色偏振是检验材料有无双折射效应的灵敏方法,用显微镜观察 各种材料在白光下的色偏振，可以分析物质内部的某些结构.
这时克尔盒相当于一块半波片。
应用:
光开关
P1 45
Δk
l
2π
k d2
U
2
+
P2 45
P1 P2
克尔盒 l
d
当U=0时，Δk 0 ,光通不过 P2, 关！
当U为半波电压时，克尔盒使线偏振光的振动面
转过 2 =900，光正好能全部通过 P2，开！
克尔盒的响应时间极短，每秒能够开关109次。
过Ｎ2后的相干光强为
N1 A
Ao
C
N2
Ae
600 Ae2
Ao2
I Ao22 Ae22 2 Ao2 Ae2 cos( / 2)
Ao22 Ae22 ( Asin 300 cos 600 )2 ( A cos2 300 )2
5 8
A2
5 16
I0.
出射光为线偏振光．
人工双折射
人工双折射是用人工的方法造成材料的 各向异性, 从而获得双折射的现象。
一.应力双折射（光弹性效应）
将有机玻璃加力，发现有机玻璃变成各向异性。 加力的方向即光轴的方向。
在观察偏振光干涉的装置中，将有机玻璃取代晶片：
··P1
SF C P2
有机玻璃
P1 P2
偏振光的干涉
Δ
2π
no
ne
d
思索1 画出P A时振幅投影图
思索2 比较P A与P A情况 阐明为何
多采用P A情形观察偏振光干涉
思索3 自然光入射波片后旳偏振状态是什么?
14
3) 干涉现象
Δ
2π
no
ne
d
π
在装置拟定后
相位差与晶体 与波长 与波片厚度有关
•波长拟定 石英劈尖等厚条纹
P
石英 A
等厚
条纹
3
二、线偏振光经过波晶片后旳偏振状态
结论:
1)o 光 e 光传播方向相同 同一点源发出旳o 光 e 光不分开
线偏振光 与入射面 有一夹角
2) o 光 e 光振动方向垂直
o 光轴 e 光轴
o.A.
能够用光轴来阐明o e光 振动方向
3) o 光 e 光旳光程差 (no ne )d
d
o
e
4
4) 线偏振光经过波晶片后旳偏振状态
令 al
π
旋光率 a (nR nL )
与 nR
nL 有关
52
三、 量糖术
对旋光溶液有 = a • C • l
a ·C = a — 溶液旳旋光率 C — 溶液旳浓度 a — 溶液旳比旋光率
“量糖计”可分析旋光（同分）异构体旳成份 广泛用在化学和制药等工业中 例如：
氯霉素天然品为左旋 合成品为左右旋各半 称合霉素 其中只有左旋有疗效 用量糖术可 分离出左旋品（左霉素） 疗效同天然品 53
57
光隔离器：
P
B M
·· ··
磁致旋光物质
令 = 45° 则 2 = 90 反射光通但是P
这么能够消除反射光旳干扰
光的偏振与干涉偏振光与干涉光的关系
光的偏振与干涉偏振光与干涉光的关系光的偏振是指光波传播方向中电场矢量的振动方向。
光波可以分为非偏振光、线偏振光和圆偏振光三种类型，其中线偏振光又可分为水平偏振光和垂直偏振光。
而干涉是指两个或多个光波叠加形成明暗相间的干涉图案的现象。
光的偏振与干涉之间存在密切的关系。
这种关系体现在干涉光中，对偏振光的处理可以改变干涉光的干涉图案，并对干涉程度产生影响。
一、光的偏振对干涉现象的影响1. 等光程干涉中的光的偏振在等光程干涉中，两束光程差相同，光的偏振状态对干涉现象影响较小。
无论是线偏振光还是圆偏振光，对干涉图案的分布没有明显改变。
2. 等厚干涉中的光的偏振在等厚干涉中，根据光的偏振状态的不同，干涉图案会有所变化。
例如，在等厚干涉中，如果入射光为偏振光，其振动方向与干涉薄膜的主轴方向垂直，那么在干涉图案中会出现椭圆等厚线。
而如果入射光的振动方向与主轴方向平行，那么在干涉图案中则会得到一系列等间隔的直线等厚线。
二、干涉对光的偏振的影响1. 偏振干涉现象当两束偏振光发生干涉时，干涉现象与光的偏振状态有关。
例如，在马吕斯干涉仪中，两束水平偏振光相交形成干涉图案时，光的偏振状态会影响到干涉环的亮度分布。
当两束完全相同的线偏振光互相垂直时，干涉环中间完全暗淡，这是由于互相垂直的线偏振光无法通过偏振镜，使得这一区域成为暗场。
2. 干涉偏振现象干涉光中的偏振现象也能够影响光的偏振态。
例如，在杨氏双缝干涉实验中，当入射光为线偏振光，两束光相交形成干涉图案时，干涉光的振动方向会影响到干涉条纹的亮度分布。
如果入射光的偏振方向与缝隙之间的连线垂直，干涉图案中的亮纹较强，而入射光的偏振方向平行于连线时，亮纹较弱。
综上所述，光的偏振与干涉之间存在着相互影响的关系。
在等光程干涉中，光的偏振对干涉现象的影响较小；而在等厚干涉和偏振干涉中，光的偏振状态会对干涉图案产生较大的改变。
同时，干涉现象也会对光的偏振态产生影响，例如马吕斯干涉仪和杨氏双缝干涉实验中观察到的现象。
21.4 偏振光的干涉
光程差
( no − ne ) d
3
no —— o 光主折射率 ne —— e 光主折射率
第21章 光的偏振
2. 光强分析
Ao = A sin θ 1
Ao2 = Ao cosθ = A sin θ ⋅ cos θ 1
Ae = A cos θ 1
Ae2 = Ae sin θ
1 • P
= A sin θ ⋅ cos θ 1 2πd ∆ϕ = ∆ϕc + π = no − ne + π
6 第21章 光的偏振
白光
• •
P1
P2
屏
偏振片1 偏振片
偏振片2 偏振片
相位差与装置的关系: 相位差与装置的关系
P1 ⊥ P2
∆ϕ =
2π
P || P2 1
λ 2π ∆ϕ = ( no − ne ) d λ
( no − ne ) d + π
思考1 画出P 思考 画出 ⁄ ⁄ A时振幅投影图 时振幅投影图 思考2 比较 思考 比较P ⁄ ⁄ A与P ⊥ A情况 说明为什么 与 情况 多采用P 多采用 ⊥ A情形观察偏振光干涉 情形观察偏振光干涉 思考3 自然光入射波片后的偏振状态是什么? 思考 自然光入射波片后的偏振状态是什么
9
第21章 光的偏振
硫代硫酸钠晶片的色偏振图片
10 第21章 光的偏振
石英劈尖的偏振光干涉（等厚条纹） 石英劈尖的偏振光干涉（等厚条纹）
11 第21章 光的偏振
利用偏振光干涉看到的结冰过程
12
第21章 光的偏振
利用偏振光干涉看到的结冰过程
13
第21章 光的偏振
利用偏振光干涉看到的结冰过程
14
光的偏振与干涉现象
光的偏振与干涉现象观察光的偏振和干涉现象是光学实验中常见的现象。
光的偏振是指光波在传播过程中，电矢量振动方向只在某一特定方向上变化的现象。
而干涉现象是指两束或多束光波在相遇时，根据波动理论的叠加原理，形成明暗相间的交叉条纹的现象。
这两个现象展示了光的波动性质和波动光学的基本原理。
光的偏振是由于光波中电矢量振动的方向存在约束而导致的。
一般情况下，自然光是无规则偏振的，即电矢量在各个方向上均匀分布。
然而，当光通过某些特定的介质时，会发生偏振现象。
例如，当光通过偏振片时，只有与偏振片的主轴方向相同的电矢量振动才能透过，其它方向上的振动则被阻止。
这样，通过偏振片的光就变成了偏振光。
这种偏振现象可以用于光的分析和控制。
偏振光不仅在光学实验中有重要应用，还在许多其他领域中发挥着关键作用。
例如，偏振光在显微镜下对观察样品进行细节探测时提供了更好的分辨率。
在光学通信中，利用偏振光可以增加信息传输的容量。
此外，偏振光还广泛应用于光学元件的检测和定位，在3D电影中也有重要的应用。
而干涉现象则是光的波动性质的一种重要表现形式。
干涉是由两束或多束光波相遇产生的。
当光波相遇时，根据光的波动性质，其波动相叠加，形成明暗相间的交叉条纹。
这些条纹是由于不同光波相位的叠加导致的，相位差的变化会引起干涉条纹的变化。
干涉现象可以提供很多有用的信息和应用。
例如，干涉测量可以用于计算光的波长和介质的折射率。
这种测量方法被称为干涉计，并在科学研究和工业应用中得到广泛应用。
此外，干涉现象还被应用于实验室中的干涉仪器、相衬显微镜和激光干涉仪等仪器中。
光的偏振和干涉现象都是光的波动性质的体现，与光的粒子性质相对应。
光既可以被视作波动的电磁波，也可以被视作粒子的光子。
这种粒子-波动二重性的认识对理解光的行为和光学实验中的现象起到了重要的作用。
总之，光的偏振和干涉现象是光学实验中常见的现象，展示了光的波动性质和波动光学的基本原理。
偏振现象对光的分析和控制具有重要作用，而干涉现象则提供了测量和应用的手段。
偏振光的干涉
—偏光显微术。
硫代硫酸钠晶片的色偏振图片
5.3 偏振光的干涉条纹
若单色自然光入射，且晶片为尖劈状（厚度 d 不均匀） ， 则屏上会出现平行的等厚干涉条纹： P1 P2 屏 C
单色自然光
P 1 P 2 1
2
k d1 (no ne ) 2 2 (ne no )d 2 (2k 1) 2 (2k 1)
1
2
1
(no ne )d 2k
cos 1 1
I 0
I // A1
2
但此时对于另外一单色光的波长λ2满足 2 2 (ne no )d (2k 1)
2
cos 2 1
I A1
2
I // 0
则：屏上由 若白光入射，且晶片d 均匀， 于某种颜色干涉相消，而呈现它的互补色， 这叫（显）色偏振。
互补色：任何两种彩色如果混合起来能够成为白色， 则其中一种称为另一种的互补色。
蓝色（485.4nm）相消 →黄色（585. 3 nm）。 红色（656.2 nm）相消→绿色（492.1nm）；
若d不均匀，则屏上出现彩色条纹。
色偏振是检验材料有无双折射效应的灵敏方法,用显微镜观察 各种材料在白光下的色偏振，可以分析物质内部的某些结构.
夹角的平分线平行，强度为 I 0 的单色自然光沿轴向通过这一系统． （1 ）指出光透过λ/4波片后的偏振态；
（2 ）求透过第二个尼可耳棱镜的光强度和偏振性质（忽略反射和介质吸收）．
I0 解：（1 ）自然光经过尼可耳棱镜，成为线偏振光，强度为 ． 2
．线偏振光的振动方向与光轴夹角为 30 ，进入晶体后分解为o光和e光，
2
Ae 2 Ae cos A1 cos cos
6-5偏振光的干涉及其应用
4）坐标轴投影相位差δ ′ ）
（4）注意： a） '只有 0和 π两个取值 ）注意： ） （ δ 2π （b） δ = ） (no − ne )d （c）有多种取值 δ入 ）
Ee = Ee1 cos(−ωt)e 则两垂直光振动同步： 则两垂直光振动同步： Eo = Eo1 cos(−ωt)o e轴和 o轴的正方向向 P2 投影的相位差 正是两同步瞬时光振动向 P 的投影结果 2 得到的是仅仅由于向 P 投影引起的相位差 2
o e
δ (no − ne )d E d 或 : δ Ed 即： = ∝ =B 2π λ λ 2π λ 系数 B是物质的克尔常数
2
2
钠黄光通过硝基苯时： 钠黄光通过硝基苯时： （5）克尔效应的应用 ） 单位 B = 220×10 CGSE ×
7
弛豫时间约为10−9 s
用于制作高速光闸、电光调整器。 用于制作高速光闸、电光调整器。 用于高速摄影、光束测距、 用于高速摄影、光束测距、 激光通讯、激光电视等方面。 激光通讯、激光电视等方面。 （6）克尔盒的缺点 硝基苯纯度要求很高、 ）克尔盒的缺点: 硝基苯纯度要求很高、 有毒、液体不便携带等。 有毒、液体不便携带等。 （7）泡克耳斯效应 ）泡克耳斯效应: 单轴晶体( 在电场作用下 KDP单轴晶体 KH2 PO4 ) 变成双轴晶体。 变成双轴晶体。 特点： 所需电压低,固体 无毒。 固体, 特点： ∝ E, 所需电压低 固体 无毒。 δ
P ⊥ P：I2 = 0;(消光) 2 则： 1 2 P // P：I2 = E01;(极大) 1 2
λ1
(k = 0,±1,⋅⋅⋅)
2）若入射光是单色光 λ2： ） 且：
δ2 =
2π
2 P ⊥ P：I2 = E02;(极大) 2 则： 1 P // P：I2 = 0;(消光) 1 2
偏振光干涉原理
偏振光干涉原理
偏振光干涉是一种利用偏振光产生干涉现象的技术，它广泛应用于光学领域，
包括激光干涉仪、偏振干涉仪、光栅干涉仪等。
在这篇文档中，我们将深入探讨偏振光干涉的原理及其在实际应用中的重要性。
偏振光是指在特定方向上振动的光波，它具有振动方向的特性。
光波的振动方
向可以分为水平方向和垂直方向，分别对应着s光和p光。
当偏振光遇到透明介质
表面时，会发生反射和折射现象，这时就会产生偏振光干涉。
偏振光干涉的原理可以用菲涅尔公式来解释。
菲涅尔公式描述了光波在介质表
面反射和折射时的振幅和相位变化。
当两束偏振光在介质表面发生反射和折射后再次相遇时，它们的振幅和相位会发生变化，从而产生干涉现象。
这种干涉现象可以通过干涉条纹来观察，干涉条纹的间距和对比度与入射光的偏振状态、介质的折射率以及入射角等因素有关。
偏振光干涉在实际应用中具有重要意义。
首先，它可以用于测量光学元件的表
面形貌和光学性能。
通过观察干涉条纹的变化，可以推断出光学元件的表面形貌和折射率等参数。
其次，偏振光干涉还可以用于制备光栅、光学薄膜和其他光学器件。
通过精确控制偏振光的振动方向和光程差，可以实现对光学器件的精密加工和调控。
此外，偏振光干涉还被广泛应用于光学成像、光学通信和光学传感等领域，为光学技术的发展提供了重要支持。
总之，偏振光干涉作为一种重要的光学技术，具有广泛的应用前景和重要的理
论意义。
通过深入理解偏振光干涉的原理和特性，我们可以更好地应用它于实际生产和科研中，推动光学技术的发展和进步。
希望本文对您对偏振光干涉有所帮助，谢谢阅读！。
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一、偏振光干涉原理
两个振动方向互相垂直的线偏振光不能干涉，但是如果
让两束光通过一块偏振片，它们在偏振片光轴方向的振动
分量就会在同一方向上，两束光便产生干涉。
用偏振眼睛观察塑
料勺的干涉条纹
偏振光干涉装置
一、偏振光干涉原理楔形晶片的偏振干涉
αλ
e n n e −=0α：晶片的楔角
条纹间距：二、会聚偏振光的干涉
会聚偏振光干涉装置
偏光干涉仪
单轴晶体干涉图
双轴晶体干涉图
二、会聚偏振光的干涉
偏光显微镜
偏光显微镜是利用光的偏振特性对具有双折射性物质进行
研究鉴定。
广泛地应用在矿物、化学生物学和植物学等领域。