光学第八章

光学第八章-光在晶体中的传播-小结课件.pptx

第八章 光在晶体中的传播第八章 光在晶体中的传播1、晶体双折射2、单轴晶体光学公式3、晶体光学器件4、(椭)圆偏振光的产生和检验5、偏振光干涉6、旋光性7、电光效应8、偏振的矩阵表示1、晶体双折射双折射光的偏振特点两束折射光o光遵守折射定律，在入射面内。e光 不遵守折射定律，一般不在入射面内。eo两光束都是线偏振光 o光的振动方向垂直于o光的主平面；e光的振动方向平行于e光的主平面。 当两主平面相互平行时,两光的振动互相垂直。传播速度和折射率o光：vo ，noe光：ve?，ne?, 随传播方向变化。 主折射率: no ,ne 。2、单轴晶体光学公式晶体的光学各向异性对单轴晶体，?x= ?y ? ?z ，(一般取z轴为晶体的光轴方向）若E?z ,即E垂直于光轴，则D和E在xy面内重合。 （对应于k//z ,显示光学各向同性）在一般情形，D和E之间有一离散角 ?，且D和E在xy平面的投影重合，D、E、K、S和z轴共面，E,B,K正交，因此 D,E,K,S ? H（B）.⊙ 光轴光轴光轴⊙ 光轴oeeoeeo光在晶体中的波前正晶体 (vove)负晶体 (vo?ve )晶体光学几何表示方法小结zz1/ne(?)?1/no??x,y1/ne(?)x,yne(?)yynox1/noxzzzzAAAAyOyOyOO波阵面(v面)折射率曲面(n面)折射率椭球(?面)菲涅耳椭球(?面)方程ne1/ne曲线(正)noneno1/ne1/no1/noy 光 线(正e)①作K共轭半径E②作E的垂线①作K的垂线D②作D的共轭半径①作K与A的切线②作切线的垂线①作垂直于K的切线②连接原点与切点zz惠更斯作图法例题1：负晶体方解石以1/no为短轴,1/ne为长轴作椭圆以入射点为中心，以1/no为半径作圆。空气晶体光轴e光方向！o光方向！波面传播的法向速度射线(能流方向)速度例题2：方解石 以AC/no为短轴, AC/ne长轴,作椭圆以AC/no为半径作圆空气晶体光轴⊙ 光轴e????oo??oee例题3：石英(正晶体)光轴垂直于入射面以AC/no为半径作圆以AC/ne为半径作圆空气晶体?光轴例题5石英空气石英?? ? ??光轴? ? ??ooeeeeoo例题4方解石空气晶体光轴光轴o68涂黑进入晶体发生双折射加拿大树胶,对钠黄光的折射率为1.55,介于方解石的ne=1.486和no=1.658 之间. 光轴??单色自然光线偏振光方解石加拿大树胶涂黑格兰—汤普森棱镜格兰—汤普森超短激光脉冲、高功率激光束， 空气隙oo自然光自然光ee玻璃和方解石制成的偏振器方解石制成的罗匈棱镜光轴??方解石??ooee3、晶体光学器件波片: 光轴平行于表面。光程差：o光e光的相位差为：o光e光的相位差为：若?＞0表示o光落后.若??0表示o光超前.光轴E0oE0E0e经过波片入射面光轴主截面光线主平面 光在波片内被分解为o光和e光,经过波片后可以认为强度没有变化, 但相位差发生变化,可能会引起偏振态的变化. 总相位差 = ?? + ? (+?:投影)AeAo(1)波长片(或?片)入射偏振光通过波长片后不改变其偏振态。(2)二分之一波片(或?/2片)???(3)四分之一波片 (或?/4片)⊙d1d2d1d2o光e光从1到2⊙e光o光补偿器：y索雷补偿器Soleil compensator巴比涅补偿器Babinet compensator d1沿传播方向可调, 但在y方向均匀，d2固定，获得固定附加相位差的光束可以很宽 d1, d2同时在传播方向和y方向变化，获得固定附加相位差的光束必须很窄（d1?d2）经过补偿器后两偏振光之间的相位差：4、(椭)圆偏振光的产生和检验圆或主轴与波片光轴平行的正椭圆偏振光通过l/4波片后可变为线偏振光线偏振光通过l/4波片后将变为椭圆(圆)偏振光自然光和圆偏振光的鉴别部分偏振光和椭偏振光的鉴别P2偏振片2晶体波片偏振片1P1光轴5、偏振光的干涉1、P1?P2P12光轴A12它们之间的相位差：P2投影晶体双折射2、P1??P2P1P2它们之间的相位差：光轴A1AeA2eAoA2o?晶体双折射当P1??P2满足亮条纹条件时， P1?P2为暗条纹当P1??P2满足暗条纹条件时， P1?P2为亮条纹 两种情况互补。旋转第二个偏振片，从P1?P2到P1??P2观察的明暗互补显色偏振和偏振滤光器白光入射偏振光干涉系统， 则输出长呈现彩色图像，其色调随P2的转动而变化，这一现象称为显色偏振。色调的空间调制滤光器附加相位差 改变了光谱成分波长/nm色调等效波片输出光强P1?P2P1//P2?1=380紫设为?片紫光 消紫光 强?2=570黄2?/3片黄光 中黄光 中?3=760红?/2片红光 强红光 消三种色光对应的光强i1, i2, i3i3

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