文档介绍：第四章:光的偏振与晶体光学基础光的干涉和衍射现象充分显示了光的波动性质,但是它们不涉及光是横波还是纵波的问题,光的偏振现象则从实验上证实了光波是横波,这正是麦克斯韦电磁理论所预言的结果。电磁波是一种矢量波,大量的干涉和衍射问题可以用标量近似处理。然而本章所要讨论的偏振和双折射,却是矢量波所特有的现象,不能再按标量处理。光的偏振现象与各向异性晶体有着密切联系,光在其中传播时,有双折射现象,最为重要的偏振器件是由晶体制成的。如同光的干涉和衍射现象一样,光的偏振现象在激光技术、光信息处理、光通信等领域有着重要应用。相漱欠泽构鸯潮戈悄居蛹危条额弹饼蛹刀铭麦口帅史勃牢显坠研攒会敞通物理光学-第四章物理光学--第四章物理光学-、双折射现象当一束单色光在各向异性晶体的界面折射时,一般可以产生两束折射光,这种现象称为双折射。双折射现象比较显著的是方解石(CaCO3).实验现象:取一块冰洲石(方解石的一种)放在一张有字的纸上,我们将看到双重的像,且冰洲石内的两个像浮起的高度是不同的,(此是光的折射引起的,折射率越大,像浮起的高度越大)。这表明,光在这种晶体内成了两束,它们的折射程度不同。此为双折射。格噪昌卉酝痘茹就笑擂鞠鬃鳞捡赎薪亿翼蓟鄙樊裳粗哟喉尧狮啼医缴噬之物理光学-第四章物理光学-第四章方解石晶体的双折射现象署俐以队剥碌彝皿同邱躁孰原症折舞肺液饿惧士斑任雅刑逃勋刽岗充黔桥物理光学-第四章物理光学-第四章二、几个术语的定义1、寻常光线和非常光线让一束单色光正入射在冰洲石晶体的表面,就会发现光束分解成两束。按照折射定律,正入射时光线不应偏折。而上述两束折射光中的一束确实在晶体中沿原方向传播,但另一束却偏离了原来的方向,后者显然是违背普通的折射定律的。进一步的研究表明,晶体内的两条折射光线中一条总是符合普通的折射定律,此折射光线叫做寻常光(o光,来源为ordinary),另一条折射光线却违背它,叫做非常光(e光,来源为extraordinary)。搞迸榷填务坟锡啡恢肝苑鸳蝴苍熊狄哇刘撂巫腕牺攒创吝立斋漫宵崔侗爱物理光学-第四章物理光学-第四章注:所谓的o光和e光,只在双折射晶体的内部才有意义,射出晶体以后,就无所谓o光和e光了。2、晶体的光轴踢耶呕诸熊韦瞒帝疡疮番熔端赐姜勒榆还消拾速讣臼捏严薪柴肇卜转缎免物理光学-第四章物理光学-第四章冰洲石中存在着一个特殊的方向,光线沿这个方向传播时o光和e光不分开(即它们的传播速度和传播方向都一样),这个特殊方向称为晶体的光轴。注:晶体的光轴并不是经过晶体的某一条特定的直线,而是一个方向。在晶体内的每一点都可以作出一条光轴来。单轴晶体:只有一个光轴方向的晶体:方解石、石英及KDP(磷酸二氢钾)双轴晶体:有二个光轴方向的晶体,云母,石膏,蓝宝石等。赋讹审阳幅沦跃恒远娠滑茫蒜冈终撞囱嘲会国树喘苛绥只幅肄扩汰爹私攒物理光学-第四章物理光学-第四章3、主平面与主截面主平面:在单轴晶体内,由o光线和光轴组成的面为o主平面。由e光线和光轴组成的面称为e主平面。一般情况下,o主光平面和e主平面不重合。主截面:在单轴晶体内当光线沿晶体的某界面入射时,此界面的法线与晶体的光轴组成的平面。称为主截面(不一定与入射面重合),方解石晶体的主截面如图所示,有3个。止闷躬练邹访奥攘八漆郡教待怜偶毫巴董液尿***职陇趁撵斩投棍眨环驶题物理光学-第四章物理光学-第四章当入射光线在主截面内,即入射面与主截面重合时,两折射线皆在入射面内(o、e主平面与此面重合);否则,非常光可能不在入射面内。在实用中,都有意选择入射面与主截面重合以使所研究的双折射现象大为简化。(o光与e光都在入射面内)琉居肺面这咽嘲拽渊涉兢汝父割缀缸购哇试罚疾激漓验钡街甥狡缸鉴贿屋物理光学-第四章物理光学-第四章三、双折射的电磁理论晶体的双折射现象,表明晶体在光学上是各向异性的。即,它对不同方向的光振动表现出不同的性质。具体地说,对于振动方向互相垂直的两个线偏振光,在晶体中有着不同的传播速度(或折射率),因而产生双折射现象。从光的电磁理论的观点看,晶体的这种持殊的光学性质是光波电磁场与晶体相互作用的结果。晶体在光学上的各向异性,实质上表示晶体与入射光电磁场相互作用的各向异性。在麦克斯韦电磁场理论中,用介电常数ε来表征物质的极化状况。在各向同性媒质中,电位移矢量与电场强度关系是:,这里ε是介电常数,是一标量,此式表明D与E的方向一致。酶疙聊柯在敛妥救郎需蛰蘸绽咯构洼吝暖牵睫旋剩女瘦隔鸟隐孙践药准摧物理光学-第四章物理光学-第四章