波动光学 研究光的波动特性干涉衍射偏振.pptx

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1、第1页/共159页17-1 光的单色性和相干性激发辐射发光持续时间激发态上电子的寿命1.热光源发光特点发光是间歇的光波列-长度有限、频率一定、振长度有限、频率一定、振动方向一定的光波动方向一定的光波第2页/共159页不同原子激发、辐射时彼此没有联不同原子激发、辐射时彼此没有联系系-同一时刻各原子发出光波的频同一时刻各原子发出光波的频率、振动方向和相位各不相同率、振动方向和相位各不相同同一原子不同时刻所发出的波列，同一原子不同时刻所发出的波列，振动方向和相位各不相同振动方向和相位各不相同第3页/共159页 3.相干性l两个独立的光源两个独立的光源发出的光发出的光或同一或同一光光源的两部分源的两部

2、分发出的光都不是相干光发出的光都不是相干光l同一原子同一次同一原子同一次发出的光在空间相发出的光在空间相遇时是相干光遇时是相干光2.单色性F单色光：具有单一频率的光波F光波：的电磁波F色散：红橙黄绿青蓝紫-可见光谱第4页/共159页分振幅法：利用光在两种介质分界面上的反射光和透射光作为相干光如薄膜干涉4.相干光的获得方法分波阵面法：从同一波阵面上取出两部分作为相干光源如杨氏双缝实验第5页/共159页17-2 双缝干涉一.杨氏双缝实验1.装置原理第6页/共159页 2.干涉明暗条纹的位置波程差第7页/共159页可得干涉明暗条纹的位置明纹暗纹其中第8页/共159页讨论：讨论：对应于k=0的明纹称为

3、中央明纹,对应于k=1,k=2,称为第一级,第二级，明纹相邻两明(或暗)纹的间距-明暗相间的等间隔条纹第9页/共159页F 一定时白光照射：-条纹变稀疏Fd和D一定时d或Dd或D x x-条纹变密集 x x中央明纹为白色，其它各级为彩色，内紫外红第10页/共159页若 ，则明纹光强暗纹光强光强分布-I1、I2为两相干光单为两相干光单独在独在P点处的光强点处的光强第11页/共159页二.菲涅耳双镜实验-明暗条纹分布与杨明暗条纹分布与杨氏双缝实验相同氏双缝实验相同l等效为两个虚光源光的干涉第12页/共159页三.洛埃镜实验l光在镜面反射时有半波损失-结果与杨氏双缝实验相反暗纹第13页/共159页一

4、.光程17-3 光程与光程差l设c为光在真空中的传播速度，v为光在折射率为n的媒质中的传播速度由折射率定义F t 时间内，光在介质中传播的距离第14页/共159页F t 时间内，光在真空中传播的距离l光程：光在某一媒质中走过的几何路程 r与该媒质折射率 n的乘积 nr介质中真空中第15页/共159页l意义：将媒质中的路程折算成真空中的路程，以便比较光程差：相位差：光在真空中的波长第16页/共159页二.透镜的等光程性lAF和CF在空气中传播距离长，在透镜中传播的距离短lBF则相反lAF、CF和BF的光程相等，它们会聚在F点，形成亮点l透镜不会引起附加的光程差第17页/共159页例1在杨氏双缝实

5、验中，用折射率n=1.58的透明薄膜盖在上缝上，并用=6.328 107m的光照射，发现中央明纹向上移动了5条，求薄膜厚度解：P点为放入薄膜后中央明纹的位置第18页/共159页又因P点是未放薄膜时第N级的位置可得：第19页/共159页另解：光程差每改变一个，条纹移动一条因r2光程未变，r1改变了(n-1)x第20页/共159页 17-4 薄膜干涉-等倾条纹一.薄膜干涉光程差1.反射光干涉第21页/共159页根据折射定律第22页/共159页l明、暗纹条件-暗纹-明纹讨论：讨论：-等倾干涉由 知，光程差是入射角的函数，即光源不同位置发出的光，只要倾角相同，均对应同一干涉级k第23页/共159页等倾

6、干涉条纹是一组明暗相间的同心圆环，圆环分布内疏外密；半径大的圆环对应的 i 大，而干涉级k低第24页/共159页薄膜反射板透镜屏幕第25页/共159页薄膜反射板透镜屏幕第26页/共159页 e 增大，则 k 增大，圆环中心处有圆环冒出；e减小，则 k 减小，圆环中心处有圆环吞入垂直入射时有-明-暗第27页/共159页2.透射光干涉光程差l透射光明、暗纹条件-明-暗l反射光和透射光互补，反射光干涉反射光和透射光互补，反射光干涉加强时，透射光干涉减弱加强时，透射光干涉减弱第28页/共159页例2在白光下，观察一层折射率为 1.30的薄油膜，若观察方向与油膜表面法线成300角时，可看到油膜呈蓝色(波

7、长为480nm),试求油膜的最小厚度，如果从法向观察，反射光呈什么颜色?解:需考虑半波损失。根据明纹条件第29页/共159页k=1时有第30页/共159页从法向观察，i=0:k=1时：k=2时：-绿色光-紫外光，不可见第31页/共159页 二.应用1.增透膜玻璃MgF2l光在膜的上光在膜的上下表面反射时下表面反射时都有半波损失都有半波损失反射光干涉相消时有第32页/共159页l膜的最小厚度为或-光学厚度-此时透射光增强l即光学厚度为即光学厚度为某一波长某一波长的的1/4时，则时，则膜为膜为该波长该波长的增透膜的增透膜第33页/共159页2.高反射膜l光在每层膜的上下光在每层膜的上下表面反射时只

8、有一个表面反射时只有一个面有半波损失面有半波损失第一层最小光学厚度为第34页/共159页第二层最小光学厚度为l即每层膜的光学厚度都为即每层膜的光学厚度都为/4时，时，可得到该波长的高反射膜可得到该波长的高反射膜波动光学B第35页/共159页介质劈 17-5 薄膜干涉-等厚条纹一.劈尖干涉l设光垂直入射-明-暗棱边处(e=0)，对应 k=0的暗纹第36页/共159页空气劈对空气劈，光程差为每级明或暗条纹与一定的膜厚每级明或暗条纹与一定的膜厚 e相相对应对应讨论：-等厚干涉干涉条纹为平行于棱边的明暗相间干涉条纹为平行于棱边的明暗相间的直条纹。棱边的直条纹。棱边(e=0)处处有半波损失有半波损失时形

9、成暗纹时形成暗纹第37页/共159页相邻两明(或暗)纹对应劈尖的厚度差对空气劈第38页/共159页相邻两明(或暗)纹之间的距离-等间距F 变大时条纹变密，反之则变疏第39页/共159页劈尖上表面向上平移，干涉条纹间距不变，条纹向棱边移动；反之条纹向相反方向移动F对空气层：平移 距离时有一条条纹移过第40页/共159页例3为测定Si上的SiO2厚度d，可用化学方法将SiO2膜的一部分腐蚀成劈尖形。现用=589.3nm的光垂直入射,观察到7条明纹,，问d=?(已知Si:n1=3.42，SiO2:n2=1.50).解：上下面都有半波损失SiO2Si第41页/共159页因棱边处对应于k=0，故d处明纹

10、对应于k=6第42页/共159页例4利用劈尖干涉可对工件表面微小缺陷进行检验。当波长为 的单色光垂直入射时，观察到干涉条纹如图。问(1)不平处是凸的，还是凹的?(2)凹凸不平的高度为多少?第43页/共159页解：(1)等厚干涉，同一条纹上各点对应的空气层厚度相等所以不平处是凸的(2)由相似三角形关系得第44页/共159页平板玻璃平凸透镜二.牛顿环在厚度为 e 处-明-暗F中心处(e=0):对应k=0的暗纹第45页/共159页讨论：讨论：光程差由厚度 e 决定-等厚干涉厚度相同的点是一系列以厚度相同的点是一系列以0为中心为中心的同心圆环，因此干涉条纹是一系的同心圆环，因此干涉条纹是一系列列同心圆

11、环同心圆环-牛顿环干涉环半径又第46页/共159页明环半径暗环半径干涉环间的距离-内疏外密第47页/共159页平凸透镜向上平移时，中心处有圆平凸透镜向上平移时，中心处有圆环吞入；反之则有圆环冒出环吞入；反之则有圆环冒出F对空气层：平移 距离时有一条条纹移过第48页/共159页试问(1)油滴与玻璃交界处是明条还是暗条?(2)油膜的最大厚度是多少?(3)若油滴逐渐滩开，条纹将如何变化?(油:n2=1.60,玻璃:n3=1.50）例4在平面玻璃板上滴一滴油，用=576nm的单色光垂直照射，从反射光中看到图示的干涉条纹。第49页/共159页解：因n1n3，所以要考虑半波损失由暗纹条件知：交界处e=0对

12、应于k=0的暗纹第50页/共159页中心点为k=4的暗纹最外暗环逐渐向外扩大，中心点明暗交替变化，条纹级数逐渐减少第51页/共159页 17-6 迈克尔逊干涉仪补偿玻补偿玻璃板璃板半透明半透明镀银层镀银层一.原理M1固定 M2可移动第52页/共159页设M1与M2之间的空气层厚度为d讨论：讨论：M1和M2严格垂直:空气薄膜干涉-圆环M2平移 ：-干涉条纹移动数目第53页/共159页M1和M2不严格垂直：空气劈干涉lM2移动/2，则有一条纹移过二.应用l已知某光波波长 ，数出 n，则可测长度 dl数出 n和读出 d，可测光波波长 第54页/共159页17-7 光的相干性一.相干长度光程差不大光程

13、差较大不相干相干第55页/共159页l相干长度：两个分光束能产生干涉效应的最大光程差-光波列长度l相干时间：波列长度所对应的时间二.光源非单色性对干涉条纹的影响：谱线宽度不同波长的光是非不同波长的光是非相干的相干的 范围内同种波长范围内同种波长的光相干的光相干第56页/共159页重叠处的光强为每种波长光的相干重叠处的光强为每种波长光的相干条纹的非相干叠加条纹的非相干叠加干涉条纹的可见度下降波长为波长为 的第的第K+1级条纹与级条纹与波长为波长为 的第的第K级条纹重合级条纹重合时，条纹不能分辩，干涉现象消失时，条纹不能分辩，干涉现象消失第57页/共159页l最大光程差为-相干长度与单色光的线宽成

14、反比第58页/共159页三.光源宽度对干涉条纹的影响将面光源看成是无数个互不相干的线光源组成每个线光源在屏上形成一套干涉条纹，彼此错开第59页/共159页总的光强为各个干涉条纹的非相干叠加干涉条纹的可见度下降第60页/共159页光的衍射B B第61页/共159页l衍射现象：波偏离直线传播的现象17-8 光的衍射现象 惠更斯菲涅耳原理一.光的衍射现象第62页/共159页二.分类 菲涅耳衍射:光源和显示屏中的一 个或两个与衍射孔(缝)相距为有限远光源显示屏显示屏孔孔(缝缝)第63页/共159页 夫朗和费衍射：光源和显示屏与衍射孔(缝)相距为无限远(入射和衍射光都是平行光,一般通过透镜实现)第64页

15、/共159页 菲涅耳假定：波在传播时，从同一波阵面上各点发出的子波，经传播而在空间某点相遇时，产生相干叠加三.惠更斯菲涅耳原理-惠更斯菲涅耳原理第65页/共159页一.实验装置17-9 单缝夫朗和费衍射第66页/共159页二.衍射图像的分布规律 -菲涅耳波带法2222第67页/共159页 BC=asin =2(/2)-2个波带FA0和0B波带上对应点发出的子波到达P点时的位相差为，相互干涉抵消-P点为暗纹 BC=asin=3(/2)-3个波带F有一个波带未被抵消-P点为明纹第68页/共159页BC=asin=n(/2)-n个波带Fn为偶数：成对干涉抵消-暗纹Fn为奇数：剩一个波带未被抵消-明纹

16、-明纹-暗纹第69页/共159页asin 不等于/2的整数倍时,光强介于最明与最暗之间中央明纹：两第一级中央明纹：两第一级暗纹中心间的明纹暗纹中心间的明纹半角宽讨论：讨论：线宽度第70页/共159页其它其它相邻相邻明明(暗暗)纹的纹的间距是中央亮间距是中央亮纹宽度的一半纹宽度的一半 变化则衍射位置变化；变化则衍射位置变化；一定时，一定时，a越小，衍射作用越明显越小，衍射作用越明显第71页/共159页中央明区最亮，随级数增大，亮度中央明区最亮，随级数增大，亮度迅速减小迅速减小第72页/共159页例1在单缝衍射实验中，透镜焦距为0.5m，入射光波长=500nm，缝宽a=0.1mm。求(1)中央明纹

17、宽度;(2)第一级明纹宽度解：中央明纹宽度第73页/共159页第一级明纹宽度为第一级暗纹和第第一级明纹宽度为第一级暗纹和第二级暗纹间的距离二级暗纹间的距离第74页/共159页 17-10 光学仪器的分辨率一.圆孔的夫朗和费衍射爱里斑第一级暗环衍射角满足第75页/共159页能分辨二.光学仪器分辨率第76页/共159页不能分辨恰能分辨爱里斑最小分辨角第77页/共159页F瑞利准则：瑞利准则：对光学仪器来说，如果对光学仪器来说，如果一个点光源衍射图样的中央最亮处一个点光源衍射图样的中央最亮处刚好与另一个点光源衍射图样的第刚好与另一个点光源衍射图样的第一个最暗处相重合，则这两个点光一个最暗处相重合，则

18、这两个点光源恰好为该仪器所分辨源恰好为该仪器所分辨爱里斑分辨率光的衍射B B第78页/共159页 17-11 衍射光栅一.光栅的结构和用途F由许多等宽等间距的狭缝构成类型：透射光栅，反射光栅透射光栅反射光栅第79页/共159页-光栅常数-相邻两缝光线的光程差第80页/共159页 二.光栅衍射图样的形成光栅的衍射条纹是衍射和干涉的总效果1.光栅的多缝干涉相邻两缝光束间的相位差为第81页/共159页设光栅有N条缝讨论：讨论：=2kp p此时合振幅最大-光栅方程-出现明纹(主明纹)第82页/共159页-出现暗纹m的取值：此时围成m个正多边形,合振幅为零第83页/共159页F每两个相邻主明纹之间有每两

19、个相邻主明纹之间有N-1条暗条暗纹和纹和N-2条次明纹条次明纹极小:1次明纹:0N=2极小:3次明纹:2N=4极小:5次明纹:4N=6F光栅条数越多,暗区越宽,明纹越窄第84页/共159页2.单缝衍射对多缝干涉的影响F若在某一衍射角 下同时满足多缝干涉极大单缝衍射极小-缺级级数F各主极大受单缝衍射的调制，某些各主极大受单缝衍射的调制，某些位置出现缺级位置出现缺级第85页/共159页单缝衍射多缝干涉光栅衍射第86页/共159页三.光线斜入射相邻两缝光线的光程差F斜入射时的光栅方程为第87页/共159页四.光栅光谱F复复色色光光入入射射时时，除除中中央央明明纹纹外外，不不同同波波长长的的同同级级明

20、明纹纹以以不不同同的的衍衍射角出现射角出现-光栅光谱一级光谱二级光谱三级光谱第88页/共159页例2双缝缝距d=0.40mm,两缝宽度都是a=0.08mm，用波长=480nm的平行光垂直照射双缝,在双缝后放一焦距f=2.0m的透镜,求:(1)在透镜焦平面处的屏上，双缝干涉条纹的间距x;(2)在单缝衍射中央亮纹范围内的双缝干涉亮纹数目解：对双缝干涉第k级明纹有第89页/共159页第k级明纹在屏上的位置第90页/共159页即在单缝衍射中央明纹范围内，只有级明纹出现所以双缝干涉明纹的数目第91页/共159页例3一平面透射光栅，在1mm内刻有500条纹。现用=0.5910-3mm钠光谱观察。求(1)光

21、线垂直入射时,最多能看到第几级光谱？(2)光线以300角入射时，最多能看到哪几条光谱?解：光栅常数为第92页/共159页当时，k最大取整，即垂直入射时，最多能看到第三级光谱第93页/共159页F入射线与衍射线同侧时取整，最多能看到第五级光谱F入射线与衍射线异侧时取整，只能看到第一级光谱F即共可看到-1,0,1,2,3,4,5七条光谱第94页/共159页例4波长为700nm的单色光，垂直入射在平面透射光栅上，光栅常数为 310-4cm，缝宽为10-4cm。求(1)最多能看到第几级光谱?(2)哪些级出现缺级现象?解:时取整，即最多可看到第四级光谱第95页/共159页满足时缺级又时缺级-第三级出现缺

22、级F即光屏上实际呈现级数为4-1=3，对应于明纹k=-4,-2,-1,0,1,2,4共七条第96页/共159页 一.x 射线17-12 x 射线衍射F德国物理学家伦琴德国物理学家伦琴1895年年11月发现月发现F12月月22日伦琴为夫人的手日伦琴为夫人的手拍下了第一张拍下了第一张 x 光照片光照片F1901年伦琴获第一个诺年伦琴获第一个诺贝尔物理学奖贝尔物理学奖第97页/共159页阳极阴极x 射线管Fx射线由射线由高速电子流轰击阳极而得高速电子流轰击阳极而得F波长在波长在0.0110nm的电磁波，介的电磁波，介于紫外和于紫外和 射线之间射线之间第98页/共159页底片晶体铅板Fx射线衍射实验射

23、线衍射实验已是晶体结构研已是晶体结构研究的重要手段究的重要手段F1914年劳厄获诺贝年劳厄获诺贝尔物理学奖尔物理学奖F1912年德国物理学家劳厄利用晶体年德国物理学家劳厄利用晶体中规则排列粒子作为三维光栅，观中规则排列粒子作为三维光栅，观测到了测到了x射线衍射图样射线衍射图样-波动性第99页/共159页二.布拉格方程晶面晶面间距掠射角F英国的布拉英国的布拉格父子提出解格父子提出解释释干涉加强时：-布拉格方程F因利用因利用x射线研究晶体结构，射线研究晶体结构，1915年布拉格父子同获诺贝尔物理学奖年布拉格父子同获诺贝尔物理学奖第100页/共159页诺贝尔奖颁奖现场第101页/共159页光的偏振第

24、102页/共159页17-13 自然光和偏振光F光波是电磁波，电磁波中起光作用光波是电磁波，电磁波中起光作用的是电场矢量的是电场矢量(光矢量光矢量)F偏振态：光矢量的振动状态F五种偏振态：自然光，线偏振光,部分偏振光,椭圆偏振光,圆偏振光第103页/共159页1.自然光自然光F在垂直于光传播方向的平面内，沿在垂直于光传播方向的平面内，沿各个方向都有光振动，且各个方向各个方向都有光振动，且各个方向光矢量的振幅相等的光光矢量的振幅相等的光第104页/共159页 2.线偏振光光矢量只沿一个固定方向振动的光(又称平面偏振光)振动面光矢量第105页/共159页3.部分偏振光F在垂直于光传播方向的平面内，

25、在垂直于光传播方向的平面内，各各方向都有光振动，但振幅不等的光方向都有光振动，但振幅不等的光第106页/共159页 在垂直于光的传播方向的平面内，光矢量以一定的频率旋转。矢量端点轨迹为椭圆时称其为椭圆偏振光，轨迹为圆时称其为圆偏振光4.圆偏振光和椭圆偏振光第107页/共159页偏振片 17-14 起偏与检偏 马吕斯定律一一.起偏与检偏起偏与检偏F偏振片：偏振片：吸收某方向光振动，而与吸收某方向光振动，而与其垂直方向的光振动能通过的装置其垂直方向的光振动能通过的装置偏振化方向F偏振化方向：能通过光振动的方向第108页/共159页F利用偏振片检验光线的偏振化程度，称为检偏F自然光通过偏振片后变为线

26、偏振光，称为起偏起偏检偏第109页/共159页二.马吕斯定律-马吕斯定律第110页/共159页 =0或或 =1800时时,I2=I1光强最强光强最强讨论：讨论：=900或或=2700时时,I=0光强最弱光强最弱第111页/共159页第112页/共159页例1两平行放置的偏振片,偏振化方向成300角,自然光垂直入射后,透射光与入射光的强度之比为多少?(分别讨论无吸收和10%的吸收的情况)解：无吸收时根据马吕斯定律第113页/共159页10%吸收时第114页/共159页例2如图,P1、P2为两块偏振片，现以强度为I1的自然光和强度为I2的线偏振光同时垂直入射于P1，在E处观察通过P1和P2后的光强

27、。(1)P1任意放置后不动,将P2以光线方向为轴转动一周,计算并讨论这时在E处所观察到的光强变化情况；(2)要在E处得到最大光强,应如何实现?第115页/共159页解：设P1、P2的偏振化方向夹角为 入射线偏振光振动方向与P1的偏振化方向夹角为 对自然光：第116页/共159页线偏振光：因I1和I2是非相干光即在E处观察到的光强随P1的转动而周期性变化第117页/共159页在E处得到最大光强，须同时满足则时时第118页/共159页 17-15反射和折射时光的偏振一.部分偏振现象F自然光在两各向同性媒介分界面上反射和折射时，反、折射光均成为部分偏振光F特点：反射光垂直入射面的振动较强，折射光反之

28、第119页/共159页二.布儒斯特定律F1812年布儒斯特发现，当入射角为某特定值时，反射光为振动方向垂直于入射面的线偏振光布儒斯特角此时有由折射定律第120页/共159页-布儒斯特定律说明：i=i0时，反射光为线偏振光，而时，反射光为线偏振光，而折折射光仍然是部分偏振光射光仍然是部分偏振光，但此时偏，但此时偏振化程度最高振化程度最高第121页/共159页 让自然光通过玻璃片堆，可使折射光的偏振化程度增加。玻璃片足够多时，可使折射光为完全偏振光反射光光强较弱，折射光较强第122页/共159页例3将一介质平板放在水中,板面与水平面的夹角为，如图。已知折射率n水=1.333，n介质=1.681，要

29、使水面和介质面反射光均为线偏振光,求 解：如图所示根据布儒斯特定律第123页/共159页又第124页/共159页17-16 光的双折射现象一.双折射现象双折 射双 折双 折方解石晶体o光e光寻常光寻常光(o光光)：遵守遵守折射定律折射定律非常光非常光(e光光)：不遵不遵守折射定律守折射定律第125页/共159页F当方解石晶体当方解石晶体旋转时，旋转时，o光不光不动，动，e光围绕光围绕o光光旋转旋转第126页/共159页 二.双折射光的偏振特点1.概念F光轴：光线在晶体中沿某一方向传播时不发生双折射现象，这一方向称为晶体的光轴l只有一个光轴(如方解石、石英)的晶体为单轴晶体；有两个光轴(如云母、

30、硫磺)的晶体为双轴晶体第127页/共159页 主截面：光轴和晶体表面法线组成的平面F主平面：主平面：某一光某一光线线(o光或光或e光光)与与光轴组成的平面光轴组成的平面光轴法线o光e光第128页/共159页光轴法线F一般情况下，e光不一定在入射面内，o光和e光的主平面并不重合光轴o光光轴e光主截面o光主平面e光主平面第129页/共159页o光和e光均为线偏振光2.特点o光的振动方向垂直于它自己的主平面，e光的振动方向平行于它自己的主平面o光e光第130页/共159页 当入射面是晶体的主截面时,o光和e光的主平面重合，此时o光与e光的振动方向相互垂直光轴第131页/共159页三.双折射现象的解释

31、F原因:o光在晶体内的速度是各向同性的,而e光却是各向异性的o光：子波波面为球形面.e光：子波波面为椭球面正晶体负晶体第132页/共159页光轴光轴F惠更斯原理解释第133页/共159页光轴光轴第134页/共159页加拿大树胶四.尼科尔棱镜方解石晶体第135页/共159页光轴光的偏振第136页/共159页一.椭圆偏振光和圆偏振光的获得17-17 椭圆和圆偏振光 波片o光和e光同频率、振动方向垂直，但无固定的位相差光轴o光和e光由同一光矢量分解而得，在传播方向任一点它们有固定的位相差第137页/共159页偏振片光轴穿过d厚度后，o光和e光得光程差为第138页/共159页当 =kp p 时，轨迹为

32、一条直线。此时椭圆偏振光退化为线偏振光当 kp p 时，轨迹为一椭圆位相差为讨论：当 =kp p+/2时，轨迹为正椭圆偏振光；若Ae=Ao,轨迹为圆偏振光,此时 =450第139页/共159页 二.四分之一波片F四分之一波片(/4波片):晶体厚度恰能使o光和e光光程差为/4的晶片即第140页/共159页线偏振光通过线偏振光通过/4波片后将变为椭波片后将变为椭圆圆(圆圆)偏振光偏振光光轴线偏振光椭圆(圆)偏振光讨论：圆或圆或主轴与波片光轴平行主轴与波片光轴平行的的正椭圆正椭圆偏振光通过偏振光通过/4波片后可变为线偏波片后可变为线偏振光振光第141页/共159页或位相差为 的两相互垂直谐振动的合成

33、经波片:产生 位相差线偏振光线偏振光圆偏振光椭圆偏振光正椭圆正椭圆:(圆圆)透射时:第142页/共159页 三.二分之一波片F二分之一波片(/2波片):晶体厚度恰能使o光和e光光程差为/2的晶片即：第143页/共159页 线偏振光通过/2波片后仍为线偏振光，但振动方向与原振动方向相比转过2 角讨论：讨论：第144页/共159页圆偏振光通过/2波片后仍为圆偏振光，但转动方向与原来的相反第145页/共159页 四.偏振光的检验方法：第一步：让光通过检偏器,并让检偏器旋转一周，则F线偏振光:两次光强最大,两次为零F部分偏振光和椭圆偏振光：两次光强最大,两次最小,但不为零检偏器自然光和圆偏振光：光强始

34、终不变第146页/共159页 第二步：区别自然光与圆偏振光，部分偏振光与椭圆偏振光F圆偏振光和椭圆偏振光：由两个有确定位相差的相互垂直的光振动合成而成F自然光和部分偏振光：不同振动面上的光振动彼此独立，即两个相互垂直的振动之间没有恒定的位相差第147页/共159页 基本方法：在检偏器前加一块/4波片区别自然光和圆偏振光:检偏器后圆偏振光成为线偏振光，转动检偏器，有最大光强和消光的为圆偏振光，没有变化的则为自然光经/4波片第148页/共159页 区别部分偏振光和椭圆偏振光:/4波片的光轴方向平行于椭圆偏振光的长轴或短轴,经/4波片后椭圆偏振光变为线偏振光，可根据光强的变化进行区别第149页/共1

35、59页一.偏振光干涉原理起偏器检偏器 单色自然光双折射晶片光轴17-18 偏振光的干涉第150页/共159页经晶片：o光和e光的位相差为-振动方向垂直，位相差固定振幅为第151页/共159页经检偏器：o光和e光都沿检偏器的偏振化方向振动，但振幅矢量方向相反(附加位相差)-满足相干条件振幅为：-振幅相等第152页/共159页F两相干偏振光总的位相差为讨论：讨论：=2kp p 或(no-ne)d=(2k-1)/2:=(2k+1)p p 或(no-ne)d=k:干涉极大，视场最亮干涉极小，视场最暗第153页/共159页白光入射则出现色彩-色偏振晶片厚度不均匀时，出现干涉条纹二.人工双折射F各向同性非晶体在人为条件下，变为各向异性而产生的双折射现象第154页/共159页1.光弹性效应检偏器起偏器F在机械力作用下产生的双折射现象实验表明：k：比例系数，p：压强第155页/共159页即 随 p的变化而变化，材料内部胁强不均匀时将出现干涉条纹第156页/共159页检偏器起偏器 2.克尔效应在强电场作用下产生的双折射现象克尔盒实验表明：k：克尔系数，E：电强强度，0：光在真空中的波长第157页/共159页经极板后两光的光程差为即电压变化时 变化，从而使透过P2的光强随之变化-可制作为“光开关”第158页/共159页感谢您的观看。第159页/共159页