椭圆偏振光和圆偏振光偏振光的干涉.ppt

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1、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 y yx z传播方向传播方向 /2x某时刻右旋圆偏振光某时刻右旋圆偏振光E E随随z z的变化的变化E 01.1.圆偏振光和椭圆偏振光圆偏振光和椭圆偏振光圆偏振光和椭圆偏振光圆偏振光和椭圆偏振光 17-17 17-17 椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光 偏振光的干涉偏振光的干涉偏振光的干涉偏振光的干涉椭圆偏振光椭圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光 1.1 椭圆偏振光和圆偏振光的获得方法椭圆偏振光和圆偏振光的获得方法 d双折射晶片双折射晶片C

2、 C 单色单色自然光自然光偏振片偏振片P P1 1偏振化方向偏振化方向光轴方向光轴方向椭圆偏振光椭圆偏振光透过双折射晶片后，透过双折射晶片后，o o光和光和e e光的相位差为光的相位差为o o光和光和e e光叠加后仍为线光叠加后仍为线偏振光；偏振光；o o光和光和e e光叠加后成为椭圆光叠加后成为椭圆偏振光。偏振光。椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光 1.2 波片波片(又称相位延迟片又称相位延迟片)波片波片是按一定要求切割（例如光轴平行于表面）是按一定要求切割（例如光轴平行于表面）的晶体薄片的晶体薄片。ydxAAoAe 线偏振光线偏振光光轴光轴 通

3、过厚为通过厚为d d 的晶片，的晶片，o o、e e光产生相位差：光产生相位差：AAoAe 光轴光轴P 椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光 从晶片出射的是两束传播方相同、振动方向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、相位差为相互垂直、频率相等、相位差为 的线偏振光，的线偏振光，它们合成为一束椭圆偏振光。它们合成为一束椭圆偏振光。时为圆偏振光时为圆偏振光 o o光和光和e e光的振幅，与光的振幅，与晶片光轴和入射的晶片光轴和入射的线偏线偏振光振动方向振光振动方向的夹角的夹角有关有关：椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振

4、光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光 (1)(1)四分之一波片四分之一波片 线偏振光线偏振光圆偏振光圆偏振光 线偏振光线偏振光线偏振光线偏振光从线偏振光获得椭圆或圆偏振光（或相反）从线偏振光获得椭圆或圆偏振光（或相反）线偏振光线偏振光椭圆偏振光椭圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光 (2)(2)二分之一波片二分之一波片使线偏振光振动面转过使线偏振光振动面转过2 2 角度。角度。A0入入A0出出A入入A出出Ae入入=Ae出入出入光轴光轴椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光 （3 3）椭圆偏振光与圆偏振光的

5、检偏椭圆偏振光与圆偏振光的检偏用四分之一波片和偏振片用四分之一波片和偏振片P P 可区分出可区分出入射光是入射光是 自然光或圆偏振光自然光或圆偏振光 部分偏振光或椭圆偏振光部分偏振光或椭圆偏振光d偏振片偏振片P P光轴方向光轴方向入射光入射光椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光 四四分分之之一一波波片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 偏偏振振片片（转转动动）线偏振光线偏振光 I I不变不变线偏振光线偏振光I 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 四四分分之之一一波波片片椭圆偏振光椭圆偏振光部分偏振光部分偏振光

6、线偏振光线偏振光 偏偏振振片片（转转动动）线偏振光线偏振光I I变变,有消光有消光 部分部分偏振光偏振光光轴平行于最大光强或最小光强方向放置光轴平行于最大光强或最小光强方向放置光轴平行于椭圆偏振光的长轴或短轴放置光轴平行于椭圆偏振光的长轴或短轴放置线偏振光线偏振光I I变变,无消光无消光椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光 2.2.偏振光的干涉偏振光的干涉偏振光的干涉偏振光的干涉2.1 2.1 偏振光干涉装置偏振光干涉装置d晶片晶片C C 偏振片偏振片P2 单色单色自然光自然光偏振片偏振片P1偏振化方向偏振化方向光轴方向光轴方向偏振化方向偏振化方向

7、P P1 1 的出射光为线偏振光，经的出射光为线偏振光，经C C 成为成为o o、e e 两两束偏振光，再经束偏振光，再经P P2 2 后，发生干涉后，发生干涉。2.2 2.2 偏振光干涉的分析偏振光干涉的分析（1 1）振幅关系振幅关系P2P1CA1AeAoA2oA2e 通过通过P P2 2 后，两束光的振动方向平行，振幅为：后，两束光的振动方向平行，振幅为：偏振光的干涉偏振光的干涉偏振光的干涉偏振光的干涉通过晶体通过晶体C C后的两束光是相干光，相位差为：后的两束光是相干光，相位差为：此两束光合成为一束椭圆偏振光。通过此两束光合成为一束椭圆偏振光。通过P P2 2 后相位差为：后相位差为：（

8、2 2）相位关系）相位关系相长干涉相长干涉相消干涉相消干涉偏振光的干涉偏振光的干涉偏振光的干涉偏振光的干涉 若为单色光入射，且晶片若为单色光入射，且晶片d d不均匀，则屏上出不均匀，则屏上出 现等厚干涉条纹。现等厚干涉条纹。若为白光入射，有三种情况：若为白光入射，有三种情况：如晶片如晶片d d 均匀，屏上由于某种颜色干涉相消，而均匀，屏上由于某种颜色干涉相消，而 呈现它的互补色，这叫（显）色偏振呈现它的互补色，这叫（显）色偏振。如晶片如晶片d d不均匀，则屏上出现彩色条纹。不均匀，则屏上出现彩色条纹。如如 红色相消红色相消绿色；蓝色相消绿色；蓝色相消黄色。黄色。偏振光的干涉偏振光的干涉偏振光的

9、干涉偏振光的干涉例题例题17-14 如图所示，偏振片如图所示，偏振片P1和和P2相互正交，当入相互正交，当入射于偏振片射于偏振片P2的偏振光已是椭圆偏振光时，在视场的偏振光已是椭圆偏振光时，在视场E处的振幅如何？如果处的振幅如何？如果P2和和P1不相正交，则又如何？不相正交，则又如何？d晶片晶片C C 偏振片偏振片P2 单色单色自然光自然光偏振片偏振片P1偏振化方向偏振化方向光轴方向光轴方向偏振化方向偏振化方向偏振光的干涉偏振光的干涉偏振光的干涉偏振光的干涉解解 按题意按题意 所以所以它代表振幅为它代表振幅为A2e和和A2o两相干线偏振光之间的相两相干线偏振光之间的相位差，按同方向振幅的叠加，

10、得合振幅为位差，按同方向振幅的叠加，得合振幅为 当偏振片当偏振片 P1和和P2相互正交，相互正交，偏振光的干涉偏振光的干涉偏振光的干涉偏振光的干涉 如果如果P P1 1和和P P2 2不正交，设这时不正交，设这时P P2 2和晶片和晶片C C光轴光轴间的夹角为间的夹角为 例如例如 由此可知，把偏振片由此可知，把偏振片P2旋转一周在观察透射光时，旋转一周在观察透射光时，我们将看到透射光强连续变化，但光强为零的位置并不我们将看到透射光强连续变化，但光强为零的位置并不可能出现。可能出现。偏振光的干涉偏振光的干涉偏振光的干涉偏振光的干涉 例题例题17-15 如图所示，偏振片如图所示，偏振片P1和和P2

11、相互正交，当入射相互正交，当入射于偏振片于偏振片P2的偏振光已是圆偏振光时，在视场的偏振光已是圆偏振光时，在视场E处的振幅处的振幅矢量的量值如何？如果矢量的量值如何？如果P2和和P1不相正交，则又如何？不相正交，则又如何？解解 按题意知按题意知d晶片晶片C C 偏振片偏振片P2 单色单色自然光自然光偏振片偏振片P1偏振化方向偏振化方向光轴方向光轴方向偏振化方向偏振化方向偏振光的干涉偏振光的干涉偏振光的干涉偏振光的干涉如果偏振片如果偏振片P P1 1和和P P2 2相互正交，则由上题结果可得相互正交，则由上题结果可得振幅为振幅为 如果偏振片如果偏振片P1和和P2不相互正交，设不相互正交，设P2的

12、偏振的偏振化方向与晶片化方向与晶片C光轴间的夹角为光轴间的夹角为 。这时。这时偏振光的干涉偏振光的干涉偏振光的干涉偏振光的干涉 所以此时视场所以此时视场E E处的振幅为处的振幅为这一结果表明，当圆偏振光入射于偏振片时，这一结果表明，当圆偏振光入射于偏振片时，我们把偏振片旋转一周而观察透射光时，可看我们把偏振片旋转一周而观察透射光时，可看见透射光的光强并不会有所变化。见透射光的光强并不会有所变化。偏振光的干涉偏振光的干涉偏振光的干涉偏振光的干涉偏振光的干涉偏振光的干涉偏振光的干涉偏振光的干涉 若为单色光入射，且晶片若为单色光入射，且晶片d d不均匀，则屏上出不均匀，则屏上出 现等厚干涉条纹。现等

13、厚干涉条纹。若为白光入射，有三种情况：若为白光入射，有三种情况：如晶片如晶片d d 均匀，屏上由于某种颜色干涉相消，均匀，屏上由于某种颜色干涉相消，而呈现它的互补色，这叫（显）色偏振而呈现它的互补色，这叫（显）色偏振。如晶片如晶片d d不均匀，则屏上出现彩色条纹。不均匀，则屏上出现彩色条纹。如红色相消如红色相消绿色；蓝色相消绿色；蓝色相消黄色。黄色。若为单色光入射，且晶片若为单色光入射，且晶片d d不均匀，则屏上出不均匀，则屏上出 现等厚干涉条纹。现等厚干涉条纹。若为白光入射，有三种情况：若为白光入射，有三种情况：如晶片如晶片d d 均匀，屏上由于某种颜色干涉相消，均匀，屏上由于某种颜色干涉相消，而呈现它的互补色，这叫（显）色偏振而呈现它的互补色，这叫（显）色偏振。如晶片如晶片d d不均匀，则屏上出现彩色条纹。不均匀，则屏上出现彩色条纹。如红色相消如红色相消绿色；蓝色相消绿色；蓝色相消黄色。黄色。偏振光的干涉偏振光的干涉偏振光的干涉偏振光的干涉