线偏振光的产生和检验

第六章第5讲

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Wave Optics

631线偏振光的产生和检验6.3.1 线偏振光的产生和检验

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③二向色性起偏器,人造偏振片

一、晶体起偏器件

1、晶体的二向色性、晶体偏振器

某些晶体对o光和e光的吸收有很大差异，

例如电气石对光有强烈吸收对光这叫晶体的二向色性（dichroism）。

例如，电气石对o光有强烈吸收，

对e光吸收很弱，用它就可以产生线偏振光。

e 光···

·光轴

电气石光轴

线栅起偏器

入射光含有各种偏振态

平行于线方向的偏振光能够激发电子沿线移动，这导致光的发射从而抵消了入射光。对于垂直于线的偏振光不会发生这种现象。这种起偏器在红外波段工作最好。

二向色性偏振片采用同样的思路，但是使用长聚合物。

可见光波段的线栅起偏器

应用半导体制备技术, 用于可见光波段的线栅起偏器已被开发出来。

间距小于1微米。

n )arcsin(1

2n c =θ使入射光束在入口处分成两束。垂直偏振光经过从高折射率(1.66)到低折射

光束往下倾斜，异常光折射率接近寻常光，也可能发生全反射。

格兰(Glan)棱镜()

偏振棱镜可由自然光获得高质量的线偏振光，它又可分为偏光棱镜和偏光分束棱镜。z 偏光棱镜：可由自然光获得原方向的线偏振光吸收涂层格兰—汤姆孙棱镜光轴的取向使e光对应············•光轴方解石o e i

的恰是n e 。

•光轴方解石加拿大树胶

(n =1.55)n o （1.6584）＞n （1.55）＞n e （1.4864）i 临界角光全反射了光可通过

i > 临界角，o 光全反射了，e 光可通过。

B .格兰(Glan)棱镜

●

x

Z=0

⊙

●

y

O光

e光

主平面是与此上图垂直的平面

晶体线偏振器•格兰(Glan)棱镜

渥拉斯顿(Wollaston)棱镜(a)和罗雄(Rochon)棱镜(b)

晶体线偏振器

可由自然光获得分开的两束线偏振光光进入到第1块方解石后，o光和e光在方向上没有分开

渥拉斯顿(Wollaston)棱镜o光和e光在方向上没有分开。由于方解石2和方解石1二

者光轴垂直，当光进入到方

解石2时光变成光

解石2时，o 光变成e光n >n （o e ）：光密→光疏；

而e光变成o 光：光疏→光密

于是两光束在界面处发生折射而分开。

•渥拉斯顿(Wollaston)棱镜工作原理

–两晶体光轴垂直，光波在两晶体中传播时o 光e 光互相转换，使得两个振动方向光波空间分离e o −()

1sin sin δαα+=e o n n 2

1sin sin δδ=e n n e 和n o 很接近，因此δ1和δ2都是小角

11sin δδ≈22sin δδ≈1

cos 2≈δ角()α

δtg n n e o −≈2

•渥拉斯顿(Wollaston)棱镜工作原理

–两晶体光轴垂直，光波在两晶体中传播时o 光e 光互相转换，使得两个振动方向光波空间分离

o e −α

δtg n n e o )(3−≈两振动方向正交的出射光束被空间分离，之间的夹角δ为

α

δδδtg n n e o w )(232−=+=离，角w

晶体线偏振器•罗雄(Rochon)棱镜

晶体线偏振器•罗雄(Rochon)棱镜工作原理

–两晶体光轴垂直，进入棱镜左半部分的光束沿光轴方向传播，不论光振动方向如何，对应的折射率都是n o 。射入右半部分后，一振动方向成分为寻常光，折射率仍为n o ，从CD 面垂直射出。另一振动方向成分变为异常光，折射率为n e

−()20tan e n n δα

=

两振动方向正交的出射光束被空间分离，之间的夹角δ

R 为

()αδδtg n n

e o R −==2

例：如图所示的双折射棱镜是由一个普通玻璃直角棱镜ABC和一个方解石直角棱镜ACD光胶而成。玻璃棱镜ABC和个方解石直角棱镜ACD光胶而成玻璃棱镜ABC的折射率n=1.5，方解石棱镜ACD的光轴c平行于DC面=16584=14864当束自然光沿KI方向DC面，no=1.6584,ne=1.4864。当一束自然光沿KI方向垂直于AB面射入棱镜，投射光E1将成为线偏振光。•（1）说明此双折射棱镜产生线偏振光的工作原理。为（）说明此折射棱镜产生线偏振光的作原为使E1成为线偏振光，棱镜α角应在什么范围内？标出透射光E1的振动方向。

射光的振动方向

•（2）AC面的反射光E2是什么偏振态？说明理由。

2.偏振光的检验

¾检验有两重含义

-----确定被检光是否是线偏振光

-----测定线偏振光的振动方向。

¾检验方法:在旋转线偏器的同时，观察待检光透射后的光强。如果不能观察到零强度，则待检光不是线偏振光；如果当主方向位在某个方位时出现零强度，则被检光是线偏振光，并且其振动方向与这时的主方向垂直。

¾用于这种目的的线偏器称为检偏器。

2

)(cos ψδ+p I (cos 2

p I 0δ或=

作业6.14, 6.15, 6.16

课下熟悉琼斯矩阵

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6.3.2 椭圆偏振光的产生和波片

Polarizer

Polarizer

W ave

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