文档介绍：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
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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:
2 晶体光学器件:
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
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
3 附加相位差:
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:
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4 入射(分解)相位差:
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.
5 坐标轴投影相位差:
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。
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
7随相位差变化的线偏振态图.
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7 偏振光干涉的基本装置和公式
1)装置图
2)公式
出射光强
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:
干涉条纹的形状是平行棱边的直线条纹.
条纹间距:
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4)旋光现象的基本概念
a 旋光率:
b 左旋和右旋晶体:
的晶体
左旋晶体
右旋晶体
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。
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例题分析
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?
入射光:
反射光:
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解:
解题思路
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
偏振态为:自然光。
光强为:
;
已知:
2 区
经过偏振片P 后光强变为:
偏振态为:沿P透振方向的线偏振光。
3 区
7
出射光为如图的左旋正椭圆偏振光。
4 区
由于反射过程没有能量损失
反射过程有半波损
o’方向的光振动比e’方向的光振动相位延迟
反射坐标系中
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。
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5 区
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。
反射坐标系中
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
马吕斯定律:
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.
反射光隔离装置
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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,
是F0和F1的四等分点,说明F0 ,F1 ,
偏振态?
各点处的光的
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