椭圆偏振光

17-5椭圆偏振光、圆偏振光、偏振光的检验•椭圆偏振光、圆偏振光的产生•线偏振光垂直通过波片后的偏振态•偏振态的检验提纲17-6分振动面的干涉—偏振光干涉•偏振片M与N的透振方向相互垂直（MN)•偏振片M与N的透振方向相互平行（M//N)••互补原理••色偏振（互补原理的应用）17-7人为双折射现象17-8旋光现象•光弹现象•克尔效应作业：17-18、17-19、17-2232132141振动合成示意图21M是起偏器，经它可从自然光中获得垂直射向波片C的线偏光。波片C光轴平行于晶体表面，透振方向与光轴方向之间的夹角垂直射入波片的线偏光，分解成O光其振动方向垂直于入射面，垂直光轴；分解成的e光振动方向平行于入射面，平行于光轴。入射波片的线偏光的振幅17-5椭圆偏振光、圆偏振光、偏振光的检验•椭圆偏振光、圆偏振光的产生••cosAAesinAAO若C为1/4波片，即=/2，且若=450，则从C出射圆偏振光若C为1/4波片，且450、900或00，则出射椭圆偏振光若C不为波长片也不是半波片，即k时，且450、900或、00时，则从C垂直出射椭圆偏振光。2)(dnneo经过波片后，O光和e光的相位差：振动合成示意图•线偏振光垂直通过波片后的偏振态当垂直入射的线偏光振动方向与波片光轴间夹角=00或=900时，则无论波片的厚度是多少，出射的线偏光与入射光相同。当使用1/2波片时，出射的O光、e光有的相位延迟，出射的线偏光与入射线偏光的振动方向对于光轴OC方向对称。出AOAOC入AOAeAOC入AeAOA入AO若C为波长片时，出射的O光、e光的相位差为2的整数倍，这相当于无相位延迟，即波长片不改变入射线偏振光的状态。OC入AOAeA线偏光垂直通过波片后的偏振态d出射光的偏振态波长片任意与入射光偏振态相同任意00或900与入射光偏振态相同1/2波片出射线偏光振动方向与入射光振动方向对于光轴对称，两者间夹角21/4波片450圆偏振光00或900线偏光900450长短轴之比为tan或Ctan的正椭圆偏光非波片00450非半波片900=450非波片非半波片非1/4波片椭圆偏振光椭圆偏振光•偏振态的检验••自然光通过1/4波片后，仍然是自然光。••电振动方向和1/4波片光轴垂直的线偏光，出射的偏振态不变。••椭圆偏光通过光轴与其短轴方位一致的1/4波片后，出射线偏光。OC入出AAOC七种偏振态的检验把检偏器对着被检光旋转一周，若得到两明两零光强不变两明两暗线偏振光在光路中插入1/4波片，再旋转检偏器，若得在光路中插入1/4波片,并使光轴与检得的暗方位相重合,再旋转检偏器,若两明两零则为光强不变则为两明两暗则为圆偏光自然光自加然圆光偏光椭圆偏光自加然线光偏光自椭然圆光偏加光两明两零则为两明两暗但暗程度与前不同则为两明两暗但暗方位与未插入1/4波片时相同则为•偏振片M与N的透振方向相互垂直（MN)17-6分振动面的干涉—偏振光干涉入射自然光起偏器••线偏光偏振光干涉椭圆偏光检偏器dnneo)(/2cosAAesinAAOcossinAAONsincosAAeNMNeAeNAONAocOA因子±来源于投影中，和反向ONAeNA输出光强与其振幅的平方成正比。)])(/2cos(1[sincos2)cos1(sincos2cos2222222222dnnAAAAAAAeoeNONONeN出2,1,0,2/)12()(kkdnneo2,1,)(kkdnneo相干相长相干相消•偏振片M与N的透振方向相互平行（M//N)MNONAocOAeAeNAsinsinAAONcoscosAAeN2)(//dnneo//22242422//cossincos2sincosAAAA出结论：除=450以外，出射光强均不为零，即M//N时，不易得到相干相消为零的视场。视场相干结果仍然由波片的厚度d决定。••互补原理•••MN与M//N输出的相干光强互补22222222242422222//2)sin(coscossincos2sincos)cos1(sincos2AAAAAAAA出出结论：在分振动面干涉的装置中，在相互垂直的方位上输出光强互补，即一个旋转的检偏器从任意两个相互垂直的方位，对任意偏振态的光所检出的光强之和，必然等于被检验的偏振态的光强。这称为互补原理。••互补原理例：在正交的偏振片M、N之间放一个如图所示的楔形波片。该波片的光轴平行于楔面，且与偏振片M的透振方向有一固定夹角。若当M//N看到所示的等厚直线形条纹，则当MN时，根据互补原理原来的暗条纹就变成了亮条纹，亮条纹则变成暗条纹，且条纹的对比度要比前者好。••••色偏振（互补原理的应用）M//N取不同厚度的云母片将它们贴在玻璃板上，放在两个用白光照明的正交偏振片M、N之间，其厚度使其呈现红、绿、蓝三色。这两个偏振片在由正交向平行方位过渡时，出射光的颜色，亮度发生变化的现象，称为色偏振。当M、N平行时，则呈现青、品、黄。白光中去掉红为青；白光中去掉绿为品；白中去蓝为黄。MN•光弹现象17-7人为双折射现象••透明的各向同性介质在机械应力作用下，显示出光学上的各向异性，与OO’为光轴的双折射类似，这种现象叫做光弹效应。实验表明，在一定胁强强范围内：S为材料E受力的面积。为胁强光学系数现已成为光测弹性学基础。•克尔效应某些各向同性的透明介质（如非晶体和液体），在外电场的作用下，显示出双折射现象，称为克尔效应。当外电场撤消时，这种性质立即消失，因此，也称为电致双折射现象。光轴沿电场强度的方向MM••0I20IN+-cc'2)(klEnnloe两光通过厚度为的液体时，光程差为：l,2,1,0'21'2)(2kkklEnnloe若入射光的线偏振方向与外电场方向成450角，且M与N偏振方向相互垂直，调节电压使其发生相长干涉，则有：若去掉盒内电场，则没有光从N透出。整个系统起“光开关”的作用。通过控制外加电压，可调节输出的光脉冲的长短和频率，把电讯号转变成光讯号。由于光电效应几乎没有惯性，电讯号的控制速度可达10-9m/s。“光开关”,“光调制器”“光断续器”有极快的速度启闭光路或调制光强，目前广泛应用于高速摄影、电影、电视和激光通讯等许多领域。在电场、磁场中，材料光学性质的研究，在实际应用中有着广阔的前景17-8旋光现象实验发现，线偏光通过某些透明介质后，它的电振动方向将绕着光的传播方向旋转过某一角度，称为旋光现象。这种介质称为旋光物质。如石英、糖、酒石酸钾钠等MNFF为滤色片；M为起偏器；旋光物体放在两个正交的偏振片M与N之间，将会看到视场由原来的零变亮，把检偏器N旋转一个角度，又可得到零视野。CC是旋光物质，例如是晶面与光轴垂直的石英片在迎光矢量图上，电矢量振动方向逆时针方向旋转的物质，称为左旋偏振光；反之为右旋偏振光。实验证明：振动面旋转的角度与材料的厚度d、浓度C以及入射光的波长有关。d对于固体：定义为旋光系数，它是入射光波长的函数dC对于液体：式中C为溶液的浓度。把磁性物质的样品，放在两个正交的偏振片之间，沿光传播方向加磁场B，则发现线偏光通过样品后，振动面旋转过一个角度，实验表明：VlBV叫做费尔德(Verdet)系数。MN称为磁致旋光现象。B当线偏光沿磁场方向通过磁光物质时，在迎光矢量图上电振动方向右旋，当反射光逆磁场通过时，电振动方向左旋。所以，如果线偏光往返两次通过磁光物质，振动面旋转过2，利用这一特性在激光技术中，制成光隔离器。使得反射光的振动方向改变，避免了对前级的影响。右旋左旋反射面