工程光学第14章光的偏振

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1、工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振本章内容本章内容 1 1偏振光概述偏振光概述晶体偏振器件晶体偏振器件圆偏振光和椭圆偏振光圆偏振光和椭圆偏振光4 4 偏振光的干涉偏振光的干涉本章要求本章要求 掌握偏振光的产生方法和马吕斯定律；掌握光掌握偏振光的产生方法和马吕斯定律；掌握光通过波片后的偏振态的变化；掌握偏振光的描述方通过波片后的偏振态的变化；掌握偏振光的描述方法和通过波片后偏态的结果计算；掌握偏振光和白法和通过波片后偏态的结果计算；掌握偏振光和白光的干涉的计算。光的干涉的计算。工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概

2、述第一节偏振光概述一、偏振光和自然光一、偏振光和自然光光的干涉和衍射现象：光的干涉和衍射现象：光的波动性光的波动性光的偏振和在光学各向异性晶体中的双折射现象：光的偏振和在光学各向异性晶体中的双折射现象：光的横波性光的横波性对于平面电磁波，电场强度矢量对于平面电磁波，电场强度矢量光矢量的振动光矢量的振动方向与传播方向垂直。方向与传播方向垂直。光矢量的振动方向总是与光的传播方向垂直的，即光光矢量的振动方向总是与光的传播方向垂直的，即光矢量的横向振动状态，相对于传播方向不具有对称性，矢量的横向振动状态，相对于传播方向不具有对称性，这种这种光矢量的振动相对于传播方向的不对称性，称为光矢量的振动相对于传

3、播方向的不对称性，称为光的偏振性光的偏振性。工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述横波和纵波的区别横波和纵波的区别偏振偏振 纵波：振动方向与传播方向一致，不存在偏振问题；纵波：振动方向与传播方向一致，不存在偏振问题；横波：振动方向与传播方向垂直，存在偏振问题。横波：振动方向与传播方向垂直，存在偏振问题。最常见的偏振光有五种最常见的偏振光有五种:自然光、线偏振光、部分偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光。自然光、线偏振光、部分偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光。（1 1）自然光）自然光普通光源发出的光、阳光都是自然光。由于原子发光的间歇性普通光源

4、发出的光、阳光都是自然光。由于原子发光的间歇性和无规则性，使得和无规则性，使得普通光源发出的光的光矢量在垂直于传播方普通光源发出的光的光矢量在垂直于传播方向的平面内以极快的速度取向的平面内以极快的速度取0 0360360内的一切可能的方向，且内的一切可能的方向，且没有哪一个方向占有优势。没有哪一个方向占有优势。具有上述特性的光，称为自然光。具有上述特性的光，称为自然光。各个方向上光振动振幅相同的光，称为各个方向上光振动振幅相同的光，称为自然光自然光。工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述XY自然光的表示法：自然光的表示法：用两个独

5、立的用两个独立的(无确定相位关系无确定相位关系)、相互垂直的等幅振动来表示相互垂直的等幅振动来表示。图中，圆点表示垂直。图中，圆点表示垂直于纸面的振动，短线表示平行于纸面的振动。于纸面的振动，短线表示平行于纸面的振动。工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述 自然光的特点：自然光的特点：在所有可能的方向上，光矢量的振幅都相等；在所有可能的方向上，光矢量的振幅都相等；.uuxy自然光可分解为振动方向相互垂直但取向任意的两个线偏自然光可分解为振动方向相互垂直但取向任意的两个线偏振光，它们振幅相等，没有确定的相位关系，各占总光强的振光，它

6、们振幅相等，没有确定的相位关系，各占总光强的一半。一半。自然光的表示方法：圆点与短线等距离地交错、均匀地画出。自然光的表示方法：圆点与短线等距离地交错、均匀地画出。工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述没有优势方向没有优势方向自然光的分解自然光的分解一束自然光可分解为一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直的、等幅两束振动方向相互垂直的、等幅的、不相干的线偏振光。的、不相干的线偏振光。yxEE yxIII Ex Ex 和和 EyEy无固定关系无固定关系:它们是彼此独立的振动它们是彼此独立的振动总光强总光强方向选择无关方向选择无关与与

7、yx,非相干叠加非相干叠加工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述 （2 2）线偏振光）线偏振光 将自然光中两个相互垂直的等幅振动之一完全移去得到将自然光中两个相互垂直的等幅振动之一完全移去得到 的光，称为完全偏振光。的光，称为完全偏振光。定义定义：在垂直于传播方向的平面内，光矢量只沿某一个固定方：在垂直于传播方向的平面内，光矢量只沿某一个固定方向振动，则称为线偏振光，又称为平面偏振光或完全偏振光。向振动，则称为线偏振光，又称为平面偏振光或完全偏振光。线偏振光也可以用线偏振光也可以用传播方向相同、相位相同或相差传播方向相同、相位相同

8、或相差、振动相、振动相互垂直的两列光波的叠加互垂直的两列光波的叠加描述。描述。EEyEx yxtAEXxcos)cos(tAEyytAEyycostAEXxcos 光振动垂直纸面光振动垂直纸面光振动平行纸面光振动平行纸面工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述（3 3）部分偏振光）部分偏振光彼此无固定相位关系、振动方向任意、不同方向上振幅彼此无固定相位关系、振动方向任意、不同方向上振幅不同的大量光振动的组合不同的大量光振动的组合,称部分偏振光，它介于自然光称部分偏振光，它介于自然光与线偏振光之间。与线偏振光之间。部分偏振光两垂直方向

9、光振动之间无固定的相位差。部分偏振光两垂直方向光振动之间无固定的相位差。部分偏振光在垂直于光传播方向的平面内部分偏振光在垂直于光传播方向的平面内沿各方向振动的沿各方向振动的光矢量都有，但振幅不对称，在某一方向振动较强，而与光矢量都有，但振幅不对称，在某一方向振动较强，而与它垂直的方向上振动较弱。它垂直的方向上振动较弱。工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述部分偏振光的分解部分偏振光的分解部分偏振光部分偏振光部分偏振光可分解为部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直两束振动方向相互垂直的、不等幅的、不相干的线偏振光的、不等幅的、不相干

10、的线偏振光平行于纸面的光振动的平平行于纸面的光振动的平均值大于垂直于纸面的光均值大于垂直于纸面的光振动的平均值。振动的平均值。垂直于纸面的光振动的平垂直于纸面的光振动的平均值大于平行于纸面的光均值大于平行于纸面的光振动的平均值。振动的平均值。工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述（4 4）椭圆偏振光和圆偏振光）椭圆偏振光和圆偏振光 光矢量在垂直于光的传播方向的平面内，按一定频率旋转光矢量在垂直于光的传播方向的平面内，按一定频率旋转(左旋或右旋左旋或右旋)。如果光矢量的端点轨迹是一个椭圆，这种光叫。如果光矢量的端点轨迹是一个椭圆，这

11、种光叫做椭圆偏振光。如果光矢量端点轨迹是一个圆，这种光叫做圆做椭圆偏振光。如果光矢量端点轨迹是一个圆，这种光叫做圆偏振光，如图所示。这相当于两个相互垂直的有确定相位关系偏振光，如图所示。这相当于两个相互垂直的有确定相位关系的振动的合成。的振动的合成。xyxy工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振右旋圆右旋圆偏振光偏振光右旋椭圆右旋椭圆偏振光偏振光规定规定：迎着光线看（对着光的传播方向），：迎着光线看（对着光的传播方向），光矢量顺时针转的称光矢量顺时针转的称右旋右旋圆偏振光圆偏振光 （或椭圆偏振光）；（或椭圆偏振光）；光矢量逆时针转的称光矢量逆时针转的称左旋左旋圆

12、偏振光圆偏振光 （或椭圆偏振光）。（或椭圆偏振光）。第一节偏振光概述第一节偏振光概述工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述 偏振度偏振度 pnpIIIIItpP I It t 部分偏振光的总强度部分偏振光的总强度I In n 部分偏振光中包含的自然光的强度部分偏振光中包含的自然光的强度I Ip p 部分偏振光中包含的完全偏振光的强度部分偏振光中包含的完全偏振光的强度完全偏振光完全偏振光 (线、圆、椭圆线、圆、椭圆 )P P=1=1自然光自然光 (非偏振光非偏振光 )P P=0=0部分偏振光部分偏振光 0 0 P P 1 1偏振度的

13、另一种表示：偏振度的另一种表示：minmaxminmaxIIIIP 工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述 一般光源发出的光不是偏振光，需要通过一定的途径或方法来得到线偏振光。获取偏振光的过程称作起偏，而把获得偏振光的器件称为起偏器或偏振器。通过下述几种方法可以从自然光获取线偏振光。二、获得偏振光的方法二、获得偏振光的方法v 由反射与折射产生偏振光由反射与折射产生偏振光v 由二向色性产生偏振光由二向色性产生偏振光v 由双折射产生偏振光由双折射产生偏振光工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振

14、光概述第一节偏振光概述1.1.由反射与折射产生偏振光由反射与折射产生偏振光自然光在两种各向同性介质的分界面上反射和折射时，不自然光在两种各向同性介质的分界面上反射和折射时，不但但光的传播方向要改变光的传播方向要改变，而且，而且光的偏振状态也要改变光的偏振状态也要改变，所，所以反射光和折射光都是部分偏振光。以反射光和折射光都是部分偏振光。在一般情况下，反射光是以垂直于入射面的光振动为主在一般情况下，反射光是以垂直于入射面的光振动为主的部分偏振光；折射光是以平行于入射面的光振动为主的部分偏振光；折射光是以平行于入射面的光振动为主的部分偏振光。的部分偏振光。工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四

15、章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述n2n1ir（1 1）反射光中垂直振动强于平行的振动；）反射光中垂直振动强于平行的振动；（2 2）折射光中平行的振动强于垂直振动；）折射光中平行的振动强于垂直振动；（3 3）反射光折射光偏振化的程度随入射角的不同而不同。）反射光折射光偏振化的程度随入射角的不同而不同。这里所说的这里所说的“垂直垂直”和和“平行平行”是对是对 入射面而言的。入射面而言的。工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述反射光的偏振化程度与入射角有关。反射光的偏振化程度与入射角有关。18121812年，

16、布儒斯特由实验证明：若光从折射率为年，布儒斯特由实验证明：若光从折射率为n1的介质射的介质射向折射率为向折射率为n2的介质，当入射角满足的介质，当入射角满足120tannni 这实验规律可用电磁场理论的菲涅耳公式解释。这实验规律可用电磁场理论的菲涅耳公式解释。时，反射光中就只有垂直于入射面的光振动，而没有平时，反射光中就只有垂直于入射面的光振动，而没有平行于入射面的光振动，这时反射光为线偏振光，而折射行于入射面的光振动，这时反射光为线偏振光，而折射光仍为部分偏振光。这就是光仍为部分偏振光。这就是BrewsterBrewster定律。其中定律。其中i0叫做叫做起起偏角偏角或或布儒斯特角布儒斯特角

17、。布儒斯特定律布儒斯特定律并且有：并且有：9000ri工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述玻璃玻璃空气空气915600.150.1tan10i空气空气玻璃玻璃143350.100.1tan10i 对空气与玻璃组合的情况对空气与玻璃组合的情况 (空气空气),),若若 (玻璃玻璃)，则：，则：50.12n00.11n工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述 摄影用的偏光镜

18、如选择适当角度可消除或减弱摄影用的偏光镜如选择适当角度可消除或减弱水和玻璃等非金属表面的反光水和玻璃等非金属表面的反光 这是为什么这是为什么?考考思思 题题工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述有反射光干扰的橱窗有反射光干扰的橱窗在照相机镜头前加偏振在照相机镜头前加偏振片消除了反射光的干扰片消除了反射光的干扰工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述2.2.由二向色性产生偏振光由二向色性产生偏振光二向色性是指有些各向异性的晶体对于光的吸收本领除了二向色性是指有些各向异性的

19、晶体对于光的吸收本领除了随波长改变外，还随光矢量相对于晶体的方位而改变。随波长改变外，还随光矢量相对于晶体的方位而改变。非偏振光非偏振光线偏振光线偏振光光轴光轴电气石晶片电气石晶片例：当振动方向互相垂直的两束线偏振白光通过晶体后呈现例：当振动方向互相垂直的两束线偏振白光通过晶体后呈现出不同的颜色。天然晶体中，电气石具有很强的二向色性。出不同的颜色。天然晶体中，电气石具有很强的二向色性。工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述一些各向同性的介质在受到外界作用时也会产生各向异一些各向同性的介质在受到外界作用时也会产生各向异性，并具有二向

20、色性。利用该特性获取偏振光的器件叫性，并具有二向色性。利用该特性获取偏振光的器件叫做人造偏振片。做人造偏振片。聚乙烯醇薄膜聚乙烯醇薄膜碘溶液碘溶液拉伸、烘干拉伸、烘干聚乙烯醇薄膜聚乙烯醇薄膜氯化氢中加热脱水氯化氢中加热脱水H H偏振片偏振片K K偏振片偏振片极强的二向色性，光化学性稳定，强光照射不极强的二向色性，光化学性稳定，强光照射不会褪色，但膜片略变黑，透明度低会褪色，但膜片略变黑，透明度低偏振度高，透明度低，对各色可见光有选择吸收，可做偏振度高，透明度低，对各色可见光有选择吸收，可做得薄而大，价廉，广泛应用得薄而大，价廉，广泛应用工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的

21、偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述3.3.双折射晶体产生偏振光双折射晶体产生偏振光 光进入各向异性的媒质后，折射光分裂称为两束沿不光进入各向异性的媒质后，折射光分裂称为两束沿不同方向传播的光线。其中一束满足折射定律，这束光线称为同方向传播的光线。其中一束满足折射定律，这束光线称为寻常光（寻常光（o o光），光），另一束光线不满足折射定律，称为另一束光线不满足折射定律，称为非寻常非寻常光（光（e e光）。光）。（1 1）双折射现象双折射现象工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第

22、十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述当方解石晶体旋转时，当方解石晶体旋转时，e光的像围绕光的像围绕 o 光的像旋转。光的像旋转。o 光的像不动，光的像不动，光光光光双双折折射射方解石方解石 晶体晶体 o光的像光的像e光的像光的像工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振光光光光双双折折射射方解石方解石 晶体晶体继续旋转方解石晶体：继续旋转方解石晶体：第一节偏振光概述第一节偏振光概述工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述光光光光双双折折射射方解石方解石 晶体晶体继续旋转方解石晶体：继续

23、旋转方解石晶体：工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述光光光光双双折折射射方解石方解石 晶体晶体继续旋转方解石晶体：继续旋转方解石晶体：工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述光光光光双双折折射射方解石方解石 晶体晶体继续旋转方解石晶体：继续旋转方解石晶体：工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述（2 2）光在晶体中的传播）光在晶体中的传播光在晶体中的传播速度光在晶体中的传播速度(a)正晶体正晶体(b)负晶体

24、负晶体o光波面光波面e光波面光波面光轴光轴vovee vvo光轴光轴o光波面光波面e光波面光波面vovee vvo工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述主平面：主平面：晶体中任一光线（晶体中任一光线（o o光或光或e e光）与光轴组成的平面光）与光轴组成的平面 e光波面光波面光轴光轴voveo光波面光波面e vvo78 102 78 102 102 102 ABCD光轴：光轴：晶体中存在一个（或两个）特定的方向，在该晶体中存在一个（或两个）特定的方向，在该方向上，方向上，o o光和光和e e光的传播速度相同，这一方向称为光轴。光的

25、传播速度相同，这一方向称为光轴。工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述o o光和光和e e光的偏振光的偏振o光波面光波面e光波面光波面光轴光轴工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述4.4.马吕斯定律马吕斯定律 （1 1）偏振片：）偏振片：只让某一方向的光振动通过而吸收只让某一方向的光振动通过而吸收与这一方向相反的光振动。与这一方向相反的光振动。（2 2）起偏与检偏）起

26、偏与检偏起偏：起偏：A：自然光，：自然光，B、C：线偏振光：线偏振光 ABCP1P2工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述检偏：检偏：ABA：自然光：自然光B：亮度不变：亮度不变A：线偏振光：线偏振光B：最亮到全暗：最亮到全暗工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述cos12AA 212cosII I0I1I2P1P2P2P1A2A1（3 3）马吕斯定律）马吕斯定律工程

27、光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述讨论讨论 当检偏器以入射光为轴转动时，透射光强度将有变化当检偏器以入射光为轴转动时，透射光强度将有变化 起偏器与检偏器偏振化方向平行时：起偏器与检偏器偏振化方向平行时：=0=0 或或=，I=II=I0 0，透射，透射光强度最大光强度最大 起偏器与检偏器偏振化方向垂直时：起偏器与检偏器偏振化方向垂直

28、时：=/2=/2 或或=3/2=3/2，I=0I=0，透射光强度最小透射光强度最小 为其它角度时，透射光的强度介于为其它角度时，透射光的强度介于0 0I I0 0之间。之间。马吕斯定律是对偏振光的无吸收而言的，对于自然光并不成立。马吕斯定律是对偏振光的无吸收而言的，对于自然光并不成立。若是自然光若是自然光I I0 0，通过偏振片后，通过偏振片后，I II I0 0/2/2，偏振片在这里实际上起，偏振片在这里实际上起着起偏器的作用着起偏器的作用 当两个偏振片互相垂直时，光振动沿第一个偏振片偏振化方向的当两个偏振片互相垂直时，光振动沿第一个偏振片偏振化方向的线偏振光被第二个偏振片完全吸收，出现所谓

29、的消光现象。线偏振光被第二个偏振片完全吸收，出现所谓的消光现象。工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述例题：例题：在透振方向正交的起偏器在透振方向正交的起偏器M M和检偏器和检偏器 N N 之间，之间，插入一片以角速度插入一片以角速度 旋转的理想偏振片旋转的理想偏振片P P，入射自然光，入射自然光强为强为I I0 0，试求由系统出射的光强是多少？，试求由系统出射的光强是多少？MNPtPNM)4cos1)(16/(cossin)2/0220tIttII （出出)cos1(212sin 每旋转偏振片每旋转偏振片P P一周，输出光强有一

30、周，输出光强有“四明四零四明四零”。t=00,900,1800,2700时，输出光强为零。时，输出光强为零。t=450,1350,2250,3150时，输出光强为时，输出光强为 。8/0I工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第一节偏振光概述第一节偏振光概述 例例 一束光是自然光和线偏振光的混合。当它通过一一束光是自然光和线偏振光的混合。当它通过一偏振片后，测得最大透射光强是最小透射光强的偏振片后，测得最大透射光强是最小透射光强的5 5倍，倍，求入射光中自然光和线偏振光的光强之比。求入射光中自然光和线偏振光的光强之比。解解 设入射光中自然光的光强为设入射光中自然

31、光的光强为I I1 1，线偏振光的光，线偏振光的光强为强为I I2 2，则透射光强，则透射光强,2121maxIII 1min21II,21512minmaxIIII 212 II即入射光中自然光和线偏振光的光强之比为即入射光中自然光和线偏振光的光强之比为1:2。工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第二节晶体偏振器件第二节晶体偏振器件一、偏振起偏棱镜一、偏振起偏棱镜1.1.尼科尔棱镜尼科尔棱镜no=1.658ne=1.5159n=1.55对于对于O光来说，它是由光密介质（方解石）射到光疏介质光来说，它是由光密介质（方解石）射到光疏介质（胶层），在这个条件下有可

32、能发生全反射。发生全反射（胶层），在这个条件下有可能发生全反射。发生全反射的临界角为：的临界角为：696584.155.1arcsinarcsinoBmnni工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第二节晶体偏振器件第二节晶体偏振器件工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振2.2.格兰格兰汤姆逊尼科尔棱镜汤姆逊尼科尔棱镜 光轴光轴光轴光轴方解石方解石方解石方解石加拿大树胶加拿大树胶 (n n=1.55)=1.55)oe吸收涂层吸收涂层i光轴的取向使光轴的取向使 o 光、光、e 光对应的主折射率是光对应的主折射率是 no、n e no(

33、1.6584)n(1.55)ne(1.4864)第二节晶体偏振器件第二节晶体偏振器件工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振二、偏振分束棱镜二、偏振分束棱镜1.1.沃拉斯顿棱镜沃拉斯顿棱镜 偏振分束棱镜利用晶体的双折射、且光的折射角与光振动方向有关的原理，改变振动方向互相垂直的两束线偏振光的传播方向，从而获得两束分开的线偏振光。偏振分束棱镜故也称为双像棱镜。偏振分束棱镜一般采用偏振分束棱镜一般采用方解石或石英为材料，方解石或石英为材料，两半棱镜光轴取向互相两半棱镜光轴取向互相垂直。垂直。第二节晶体偏振器件第二节晶体偏振器件工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四

34、章第十四章 光的偏振光的偏振第二节晶体偏振器件第二节晶体偏振器件工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第二节晶体偏振器件第二节晶体偏振器件2.2.洛匈棱镜洛匈棱镜ZZo光光e光光o光光e光光A A中的中的o o光变为光变为B B中的中的e e光：远法线折射光：远法线折射A A中的中的e e光光与与B B中的中的o o光光折射率相等折射率相等方向不变方向不变.可用于强可用于强激光情况激光情况.工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振 波晶片波晶片是是光轴平行表面的晶体薄片。光轴平行表面的晶体薄片。ydxAAoAe 线偏振光线偏振光光轴

35、光轴dnneo)(2AAoAe 光轴光轴PcossinAAAAeo 振幅关系振幅关系三、波晶片三、波晶片相位延迟元件相位延迟元件波晶片简称波片波晶片简称波片光程差光程差dnneo)(相应的相位差相应的相位差 第二节晶体偏振器件第二节晶体偏振器件工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振1 1、四分之一波片、四分之一波片（1/41/4波片）波片）如果波片产生的光程差为 41)(mdnneo式中，式中，m为整数，这样的波片称作四分之一波片。为整数，这样的波片称作四分之一波片。此时对应的相位差和波片厚度分别为 2)12(m4)12(eonnmd 第二节晶体偏振器件第二节晶

36、体偏振器件工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振 由于四分之一波片产生了 奇数倍的相位差，使得入射的线偏振光变成了椭圆偏振光。当人射的线偏振光的光矢量与波片的快慢轴成 角时，通过波片后得到圆偏振光。2452 2、半波片、半波片（1/21/2波片）波片）如果波片产生的光程差为 21)(mdnneo式中，式中，m为整数，这样的波片称作半波片。为整数，这样的波片称作半波片。第二节晶体偏振器件第二节晶体偏振器件工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振此时对应的相位差和波片厚度分别为)12(m2)12(eonnmd 由于半波片产生了 奇数倍的

37、相位差，圆偏振光通过半波片后仍为圆偏振光，但旋转方内改变。线偏振光通过半波片后仍然是线偏振光，但光矢量的方向改变。设入射的线偏振光的光失量与波片的快轴（慢轴）的夹角为 ，通过半波片后光矢量向着快轴的方向转过了 角。2第二节晶体偏振器件第二节晶体偏振器件工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振3 3、全波片、全波片如果波片产生的光程差为：式中，式中，m为整数，这样的波片称作四分之一波片。为整数，这样的波片称作四分之一波片。此时对应的相位差和波片厚度分别为 mdnneo)(m2eonnmd 全波片产生 整数倍的相位差，不改变入射光的偏振状态。全波片多用于应力测量仪，可

38、以增加因应力所引起的光程差数值，从而使得干涉随内应力的变化变得更为灵敏。2注意：以上的各种波片均相对于某一波长而言第二节晶体偏振器件第二节晶体偏振器件工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振4 4、补偿器、补偿器波片只能产生固定的相位差，巴俾涅补偿器可以产生波片只能产生固定的相位差，巴俾涅补偿器可以产生连续变化的相位差。连续变化的相位差。)(221ddnnoe第二节晶体偏振器件第二节晶体偏振器件工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第三节圆偏振光和椭圆偏振光第三节圆偏振光和椭圆偏振光 2eonnd2一、椭圆偏振光的产生及描述一、椭圆

39、偏振光的产生及描述 ZAeAoA cossineoAAAA在前表面相位相同在前表面相位相同 212 meoAA 圆偏圆偏振光振光其他其他斜椭圆斜椭圆 m线偏振光线偏振光线偏振光线偏振光 ZoAeAAd到后表面相位差：到后表面相位差：正椭圆正椭圆偏振光偏振光工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振右旋右旋圆圆偏振光偏振光右旋右旋椭圆椭圆偏振光偏振光 y yx z传播方向传播方向 /2x某时刻某时刻右旋右旋圆偏振光圆偏振光E随随z的变化的变化E 0椭圆偏振光（椭圆偏振光（圆偏振光圆偏振光）图示）图示第三节圆偏振光和椭圆偏振光第三节圆偏振光和椭圆偏振光工程光学工程光学多

40、媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第三节圆偏振光和椭圆偏振光第三节圆偏振光和椭圆偏振光椭圆偏振光（椭圆偏振光（圆偏振光圆偏振光）描述）描述22222sincos)(2yyxxyyxxAEAEAEAE 从晶片出射的是两束传播方相同、振动方向相互垂直、频率相等、相位差为 的线偏振光，它们合成为一束椭圆偏振光。结论：结论：偏振光的旋向由两叠加光波的相位所决偏振光的旋向由两叠加光波的相位所决定，当定，当sin大于大于0 0时为左旋；反之为右旋。时为左旋；反之为右旋。工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第三节圆偏振光和椭圆偏振光第三节圆偏振光和椭圆偏振

41、光2,0线偏振光线偏振光椭圆偏振光椭圆偏振光 ！线偏振光线偏振光正椭圆偏振光正椭圆偏振光 ！2,0线偏振光线偏振光线偏振光线偏振光 ！二、讨二、讨 论论 ：1、2、3、232;2,0，并且4、2324，并且线偏振光线偏振光圆偏振光圆偏振光 ！工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第三节圆偏振光和椭圆偏振光第三节圆偏振光和椭圆偏振光 为任意值，合振动的轨迹为一般椭圆为任意值，合振动的轨迹为一般椭圆 ！04 43 45 2 57 223 三、位相差与椭圆偏振光的取向图示三、位相差与椭圆偏振光的取向图示,2,1,0kk2)12(kk为直线为直线为椭圆为椭圆正椭圆正椭圆

42、 工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第三节圆偏振光和椭圆偏振光第三节圆偏振光和椭圆偏振光四、偏振光的检定四、偏振光的检定1 1、用一个偏振片、用一个偏振片P P 就可以将自然光、平面偏振光、就可以将自然光、平面偏振光、部分偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光检定出来。部分偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光检定出来。2 2、用、用四分之一波片四分之一波片和和偏振片偏振片P P 可区分出可区分出自然光自然光 和圆偏振光和圆偏振光或或部分偏振光和椭圆偏振光。部分偏振光和椭圆偏振光。工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第三节圆偏振光和椭圆偏振光第

43、三节圆偏振光和椭圆偏振光 四分之一波片四分之一波片圆偏振光圆偏振光自然光自然光自然光自然光线偏振光线偏振光 偏振片（转动）偏振片（转动）线偏振光线偏振光 I 不变不变线偏振光线偏振光I 变变,有消光有消光以入射光方向为轴以入射光方向为轴！四分之一波片四分之一波片椭圆偏振光椭圆偏振光部分偏振光部分偏振光线偏振光线偏振光 偏振片（转动）偏振片（转动）线偏振光线偏振光I 变变,有消光有消光 部分部分偏振光偏振光光轴光轴平行最大光强或最小光强方向放置，平行最大光强或最小光强方向放置，即、光轴平行椭圆偏振光的长轴或短轴放置即、光轴平行椭圆偏振光的长轴或短轴放置！线偏振光线偏振光I 变变,无消光无消光工程

44、光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第三节圆偏振光和椭圆偏振光第三节圆偏振光和椭圆偏振光圆偏振光圆偏振光自然光自然光椭圆偏振光椭圆偏振光部分部分 偏振光偏振光光轴光轴平行椭圆偏振光平行椭圆偏振光的长轴或短轴放置的长轴或短轴放置四 分 之四 分 之一波片一波片PIM 0旋转旋转 P旋转旋转3、区分不同偏振状态的光、区分不同偏振状态的光 I0I020II0I0IM 0IM Im工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉一、平行偏振光干涉一、平行偏振光干涉PACAP 波晶片波晶片:光轴平行于入射表面的晶体薄

45、片光轴平行于入射表面的晶体薄片两个正交的偏振片两个正交的偏振片 记做记做三个元件表面平行三个元件表面平行 自然光正入射自然光正入射1.1.典型干涉装置典型干涉装置工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉在上述装置下在上述装置下 令单色自然光正入射令单色自然光正入射 分析各区光的偏振状态分析各区光的偏振状态起偏器起偏器P后是线偏振光后是线偏振光线偏振光经波晶片线偏振光经波晶片C后偏振态后偏振态?强度强度?检偏器检偏器A后的偏振态后的偏振态?强度强度?PAC工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节

46、偏振光的干涉第四节偏振光的干涉2.2.线偏振光通过波晶片后的偏振状态线偏振光通过波晶片后的偏振状态d3)o 光光 e 光的光程差光的光程差dnn)(eo结论结论:1)o 光光 e 光传播方向相同光传播方向相同 同一点源发出的同一点源发出的o 光光 e 光不分开光不分开2)o 光光 e 光振动方向垂直光振动方向垂直 o 光轴光轴 e 光轴光轴可以用光轴来说明可以用光轴来说明o e光光 振动方向振动方向线偏振光线偏振光与入射面与入射面有一夹角有一夹角o.A.oe工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉4)线偏振光通过波晶片后的偏振状

47、态线偏振光通过波晶片后的偏振状态 两个同频率的两个同频率的 振动方向垂直的振动方向垂直的 有确定相位差的有确定相位差的 S.H.V.的合成？的合成？一般一般合成光矢量端点的轨迹是椭圆合成光矢量端点的轨迹是椭圆oA但但 每时刻每时刻都是都是线偏振光线偏振光所以所以 称为称为椭圆偏振光椭圆偏振光eA光轴光轴工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉4)(eodnn 特殊特殊1若晶片厚度合适若晶片厚度合适 使使 o 光光 e 光的光程差为光的光程差为/4波长波长22eodnn相位差是相位差是正椭圆偏振光正椭圆偏振光O.A.eAoAoeA

48、A 圆偏振光圆偏振光如果再让如果再让该波晶片叫四分之一波片该波晶片叫四分之一波片工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉 特殊特殊2若晶片厚度合适若晶片厚度合适 使使 o 光光e 光的光程差为光的光程差为/2波长波长称该波晶片为二分之一波片称该波晶片为二分之一波片(或称半波片或称半波片)经二分之一波片后经二分之一波片后 o光光e 光相位差为光相位差为 合成为合成为线偏振光线偏振光相位差是相位差是)(2eodnn2)(eodnn工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干

49、涉C线线偏偏振振O.A.1Ae1Ao1A0在在 /2片前片前过过 /2片后片后仍是线偏振仍是线偏振旋转了旋转了 2 角角/2片片o.A.注意注意:/2波片波片 /4 波片波片 必须指明波长必须指明波长211AI 1 3象限的振动象限的振动2 4象限的振动象限的振动工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉 5)推论推论 由上述分析知由上述分析知 圆圆和和椭圆偏振光椭圆偏振光可看成是两束可看成是两束 频率相同频率相同传播方向一致传播方向一致 振动方向相互垂直振动方向相互垂直相位差为某个确定值的相位差为某个确定值的线偏振光线偏振光的合

50、成的合成 同样同样 线偏振光线偏振光可看成是两束可看成是两束 频率相同频率相同 相位相同相位相同 振幅相同振幅相同 传播方向亦相同的传播方向亦相同的左左 右旋右旋 圆偏振光圆偏振光的合成的合成工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉3.3.相干区干涉强度相干区干涉强度)A(x)P(yO.A.1Ae1Ao1Ae2Ao2A相干区相干区相干光的振幅相干光的振幅sine1e2AAsincos1Ao2A211AI 1IPAC工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉 相干光光

51、程差相干光光程差 由波片厚度引进的是由波片厚度引进的是dnn)(eo22eodnn)A(x)P(yO.A.1Ae1Ao1Ae2Ao2A在该装置中在该装置中 两光经两光经检偏器检偏器A后振动步调相反后振动步调相反所以装置带来的所以装置带来的附加光程差是附加光程差是总光程差总光程差工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉 合成结果合成结果cos2o2e22o22e2AAAAA)A(x)P(yO.A.1Ae1Ao1Ae2Ao2A2eodnn相位差相位差sincos1o2e2AAA工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光

52、的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉讨论讨论1)典型装置典型装置相干条件的实现相干条件的实现:波晶片波晶片 保证从一次发光中分出两支保证从一次发光中分出两支 给出光程差给出光程差 (no-ne)d检偏器检偏器 保证两光振动方向相同保证两光振动方向相同起偏器起偏器 保证两光有确定相差保证两光有确定相差)A(x)P(yO.A.1Ae1Ao1Ae2Ao2A振幅投影图振幅投影图PAC相干区相干区工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉2eodnn2)相位差与装置的关系相位差与装置的关系AP APdnneo2工程光学工程光学

53、多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉3)干涉现象干涉现象2eodnn在装置确定后在装置确定后相位差与相位差与晶体晶体 与与波长波长 与与波片厚度波片厚度有关有关波长确定波长确定 石英劈尖等厚条纹石英劈尖等厚条纹 PA 石英石英等厚等厚条纹条纹工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉石英劈尖的偏振光干涉（等厚条纹）石英劈尖的偏振光干涉（等厚条纹）工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉二、色偏振（白光干涉）二、色

54、偏振（白光干涉）光源为白光时，干涉光强是各色光干涉强度的非相干叠加。1.1.若起偏器若起偏器P和检偏器和检偏器A的透光轴互相垂直，则有的透光轴互相垂直，则有 2sin2sin)(220iiiII对于波长满足对于波长满足dmnneoi的单色光，干涉光强为零，即在的单色光，干涉光强为零，即在 中不包含这中不包含这种波长成分的单色光。种波长成分的单色光。I工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉对于波长满足对于波长满足的单色光，干涉光强为最大。由于由于输出光波不含某种的单色光，干涉光强为最大。由于由于输出光波不含某种波长成分，透射光不

55、再为白光，而是呈现出色泽鲜艳的色波长成分，透射光不再为白光，而是呈现出色泽鲜艳的色彩（干涉色）。彩（干涉色）。dmnneoi12)(22.2.若起偏器若起偏器P和检偏器和检偏器A的透光轴互相平行，则有的透光轴互相平行，则有 2sin2sin1)(220/iiiIIIII)(0/白工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉 晶片确定晶片确定 厚度确定厚度确定 白光入射白光入射若厚度若厚度不不均匀均匀 会出现会出现彩色彩色条纹条纹 由于某种由于某种波长干涉相消波长干涉相消而呈现它的而呈现它的互补色互补色 这种现象叫这种现象叫（显）色偏

56、振（显）色偏振如如 红色红色（656.2 nm）相消相消 出现出现绿色绿色（492.1nm）蓝色蓝色（485.4nm）相消相消 出现出现黄色黄色（585.3 nm）工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉硫代硫酸钠晶片的色偏振图片硫代硫酸钠晶片的色偏振图片工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉利用偏振光干涉看到的结冰过程利用偏振光干涉看到的结冰过程工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉利用偏振光

57、干涉看到的结冰过程利用偏振光干涉看到的结冰过程工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉利用偏振光干涉看到的结冰过程利用偏振光干涉看到的结冰过程工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉利用偏振光干涉看到的结冰过程利用偏振光干涉看到的结冰过程工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉利用偏振光干涉看到的结冰过程利用偏振光干涉看到的结冰过程工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏

58、振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉利用偏振光干涉看到的结冰过程利用偏振光干涉看到的结冰过程工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉利用偏振光干涉看到的结冰过程利用偏振光干涉看到的结冰过程工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉利用偏振光干涉看到的结冰过程利用偏振光干涉看到的结冰过程工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉利用偏振光干涉看到的结冰过程利用偏振光干涉看到的结冰过程工程光学工程光学多媒

59、体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉利用偏振光干涉看到的结冰过程利用偏振光干涉看到的结冰过程工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉利用偏振光干涉看到的结冰过程利用偏振光干涉看到的结冰过程工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉利用偏振光干涉看到的结冰过程利用偏振光干涉看到的结冰过程工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉利用偏振光干涉看到的结冰过程

60、利用偏振光干涉看到的结冰过程工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉利用偏振光干涉看到的结冰过程利用偏振光干涉看到的结冰过程工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉利用偏振光干涉看到的结冰过程利用偏振光干涉看到的结冰过程工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉利用偏振光干涉看到的结冰过程利用偏振光干涉看到的结冰过程工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干

61、涉第四节偏振光的干涉利用偏振光干涉看到的结冰过程利用偏振光干涉看到的结冰过程工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉三、会聚偏振光干涉三、会聚偏振光干涉1.1.会聚偏振光干涉装置会聚偏振光干涉装置 P1和和P2为起偏器和检偏器为起偏器和检偏器K是晶片是晶片L1、L2和和L3是聚光镜是聚光镜观察屏放在观察屏放在E面面 工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉2.2.两束出射光之间的相位差两束出射光之间的相位差 cos)(2dnneo 、分别是与折射角分别是与折射角

62、的波法线相对应的的波法线相对应的 和和 光的折射率。光的折射率。onenoe 是是 、光相应的折射角的平均值。光相应的折射角的平均值。oecosd表示该折射光线在晶体内走过的几何路程表示该折射光线在晶体内走过的几何路程 工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉3.3.起偏器和检偏器正交下偏振光的干涉光强起偏器和检偏器正交下偏振光的干涉光强 cos)(sin2sin220dnnIIeo干涉强度与入射角方向有关，入射角相同的光线在晶体干涉强度与入射角方向有关，入射角相同的光线在晶体中经过的距离相同，光程差相等，形成同一干涉色的圆中经

63、过的距离相同，光程差相等，形成同一干涉色的圆条纹，且光程差随倾角非线性增大，呈现出内疏外密的条纹，且光程差随倾角非线性增大，呈现出内疏外密的同心干涉圆环（等色线）；干涉强度同时还与入射面相同心干涉圆环（等色线）；干涉强度同时还与入射面相对于正交偏振器透光轴的方位对于正交偏振器透光轴的方位 有关。由于同一圆周有关。由于同一圆周上，由光线和光轴构成的主平面的方位是逐点改变的上，由光线和光轴构成的主平面的方位是逐点改变的 工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉会会聚聚偏偏振振光光干干涉涉图图样样当当 时可得到最鲜明的干涉条纹时可得到

64、最鲜明的干涉条纹45当当 或或90时，光强等于零时，光强等于零0工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉四、偏振光的应用四、偏振光的应用1 1、应力双折射、应力双折射(光弹效应光弹效应)应力应力各向异性各向异性SFknnoe在一定应力范围内：在一定应力范围内：P1P2 dFSF干涉干涉有机玻璃有机玻璃C v 各向不同各向不同 n各向不同各向不同工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振各处各处 不同不同SF第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉22oeSFdknnd模模型型的的光光弹弹图图象象钓钓钩钩的

65、的光光弹弹图图象象各处各处 不同不同出现干涉条纹出现干涉条纹干涉条纹变干涉条纹变变变SF变变工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉2 2、电致双折射、电致双折射(电光效应电光效应)1）克尔效应）克尔效应(二次电光效应二次电光效应)45 P2盒内充某种液体盒内充某种液体 如硝基苯（如硝基苯（C6H5NO2）l+-克尔盒克尔盒dP145 不加电场不加电场液体各向同性液体各向同性P2不透光不透光 加电场加电场液体呈单轴晶体性质液体呈单轴晶体性质光轴平行电场强度方向光轴平行电场强度方向 P2透光透光工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件

66、第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉222oedUkkEnn由于折射率改变与电场强度是平方关系由于折射率改变与电场强度是平方关系故克尔效应也叫故克尔效应也叫二次电光效应二次电光效应k 克尔常数克尔常数 U 电压电压相位差为相位差为：此时对应的电压此时对应的电压U 叫半波电压叫半波电压 P2透光最强透光最强k。2 22dkUllnnoek克尔盒相当于半波片克尔盒相当于半波片折射率改变与电场强度的关系是折射率改变与电场强度的关系是:当当工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十四章第十四章 光的偏振光的偏振第四节偏振光的干涉第四节偏振光的干涉2)泡克尔斯效应泡克尔斯效应(一次电光效应一次电光效应)。电光晶体电光晶体+。-P1P2KK 泡克尔斯盒泡克尔斯盒 不加电场不加电场 P2 不透光不透光 加电场加电场晶体变双轴晶体晶体变双轴晶体原光轴方向附加了双折射效应原光轴方向附加了双折射效应P2 透光透光电场与光传播方向平行电场与光传播方向平行 21PP 透明电极透明电极K和和K光沿光轴方向传播光沿光轴方向传播单轴晶体单轴晶体工程光学工程光学多媒体课件多媒体课件第十