偏振光干涉演示2

偏振光干涉演示一、光的双折射现象二、应力三、线偏振光四、偏振光的干涉五、偏振光干涉演示仪一、光的双折射现象1.双折射一束自然光通过某些晶体，折射光会分裂成两束光，这样的现象称为光的双折射现象。2.寻常光和非常光由双折射所产生的两条折射光线的性质和状态有所不同。其中一条折射光线完全服从折射定律，称为寻常光，简称o光。另一条折射光线不服从折射定律，称为非常光，简称e光。3.o光和e光的偏振性光沿某一方向传播时，o光和e光不再分开，不产生双折射现象，这个方向称为晶体的光轴。一般情况下，o光和e光光矢量的振动方向近似垂直。二、应力材料发生形变时内部产生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力．把分布内力在一点的集度称为应力。当物体没有外部因素作用时，在物体内部保持平衡而存在的应力，称为残余应力。光学玻璃通常可认为是均匀的，其折射率在各个方向上处处相等的。但是，由材料原因或者生产过程形成的应力会使材料的结构发生形变，从而沿轴向产生了局部密度差异。光在介质中的传播速度与材料密度有关，局部密度的变化导致了光在介质中传播时的速度差异，以及与方向相关的折射率的改变。介质在应力的作用下产生的双折射现象，称为应力双折射三、线偏振光光矢量的振动在某一固定方向上，这样的光称为线偏振光。我们可以通过使用偏振片从自然光中获得线偏振光四、偏振光干涉波长为λ的线偏振光通过厚度为d的双折射晶片后将产生相互垂直的o光和e光，两者具有相同的频率和恒定相位差。如果能使o光和e光具有相同的振动方向，由光的干涉理论可知，这两束线偏振光就能产生干涉现象。当线偏振光通过晶片后将产生频率相同、具有恒定相位差的o光和e光，但是两束光的振动方向互相垂直，因此还不能产生干涉。为使两束出射光具有相同的振动方向，我们可以在晶片后再加一块偏振片，偏振化方向与起偏器的偏振化方向相垂直。A为入射到晶片的线偏振光的振幅，Ao和Ae为通过晶片后分解成垂直于光轴方向的o光和平行于光轴方向的e光的振幅。当它们入射到P2上后，只有平行于P2偏振化方向的光可以通过P2，通过P2后两光的振幅分别为A1o=Aocosα=AsinαcosαA1e=Aesinα=Acosαsinα由此可见，通过P2的两束光振幅相等，振动方向相同，又有恒定的相位差，因此是相干光。干涉结果取决于相位差△ψ=2π／λ（no－ne）d+π式中，第1项是由于o光和e光在晶体内传播速度不同而引起的相位差，第2项是由于A1e与A1o的方向相反而产生的附加相位差。当△ψ=±2kπ（k=1,2,…）时，干涉加强；当△ψ=±（2k+1）（k=0,1,2,…）时，干涉减弱。当用白光入射时，由于对各种波长的光，干涉加强和减弱的条件因波长的不同而各不相同。当晶体厚度一定时，将出现一定的彩色。五、偏振光干涉演示仪偏振光干涉演示仪内的图案分两种：（1）层数的薄膜叠制而成的蝴蝶、飞机、花朵等图案（中心厚，四边薄），薄膜内部的残余应力分布均匀。（2）光弹性材料制成的三角板和曲线板，厚度相等，但内部存在着非均匀分布的残余应力。线偏振光通过这些模型后产生应力双射，分成有一定相差且振动方向相互垂直的两束光。这两束光通过最外层的偏振片后成为相干光，发生偏振光干涉。对于蝴蝶、飞机、花朵等模型，由于应力均匀，双折射产生的光程差由厚度决定，各种波长的光干涉后的强度均随厚度而变化，故干涉后呈现于层数分布对应的色彩图案。对于三角板和曲线板，由于厚度均匀，双折射产生的光程差主要与残余应力分布有光，各波长的光干涉后的强度随应力分布而变，则干涉后呈现与应力分布对应的不规则彩色条纹。条纹密集的地方是残余应力比较集中的地方。利用偏振光的干涉，可以考察透明元件是否受到应力以及应力的分布情况