《晶体的偏光干涉》PPT课件.ppt

5.5 晶体的偏光干涉 上一节讨论了振动方向相互垂直的两束线偏振光的 叠加现象，它们叠加形成椭圆偏振光。 圆偏光 450 2 5.5 晶体的偏光干涉 现在讨论两束振动方向平行的相干线偏振光的叠加， 这种叠加会产生干涉现象。 5.5 晶体的偏光干涉 经检偏器将其振动方向引到同一方向上进行干涉，通 过晶片和一个检偏器即可观察到偏光干涉现象。 5.5.1 平行光的偏光干涉 检偏器P2则是将有一定相位差、振动方向互相垂直 的线偏振光引到同一振动方向上，使其产生干涉。 P2 P1 x1 x3 O CA B G F E0 1. 单色平行光正入射的干涉 起偏器与检偏器的偏振轴相互垂直，称这对偏振器 为正交偏振器;如果互相平行，就叫平行偏振器。 P2 P1 x1 x3 O CA B G F E0 一束单色平行光通过Pl变成振幅为E0的线偏振光，然 后垂直投射到晶片上，并被分解为振动方向互相垂直 的两束线偏振光。 P2 P1 x1 x3 O CA B G F E0 1. 单色平行光正入射的干涉 则这两束线偏振光的振幅分别为 P2 P1 x1 x3 O CA B G F E0 1. 单色平行光正入射的干涉 从晶片射出时两束光的相位差为 1. 单色平行光正入射的干涉 如果P1和P2偏振轴的夹角为，则由晶片射出的两束 线偏振光通过检偏器后的振幅分别为 1. 单色平行光正入射的干涉 P2 P1 x1 x3 O CA B G F E0 这时它们的频率相同，振动方向相同，相位差恒定， 满足干涉条件。它们相干叠加的光强度为 1. 单色平行光正入射的干涉 P2 P1 x1 x3 O CA B G F E0 将(130)式代入，可得 1. 单色平行光正入射的干涉 如果在两个偏振器之间没有晶片，则0，此时 1. 单色平行光正入射的干涉 即出射光强与入射光强之比等于两偏振轴夹角余弦 的平方，这就是熟知的马吕斯定律。 现在讨论两种重要的特殊情况： 1) P1和P2的偏振轴正交（=900） 在这种条件下，(132)式变为 输出光强与入射光强、相位差和振动方向有关。 (1)晶片取向 对输出光强的影响 当=0、/2 、 、3/2 时，sin2 =0，相应 当晶片中的偏振光振动方向与起偏器的偏振轴方向 一致时，出射光强为零，这一现象叫消光现象。 (1)晶片取向 对输出光强的影响 当=/4 、3 /4 、5/4 、7/4时，sin2 =1，即 当晶片中的偏振光振动方向位于偏振器偏振轴的 中间位置时，光强度极大，有 把晶片转动一周，同样有四个最亮的位置。在实际 应用中，经常使晶片处于这样的位置。 (2)晶片相位差 对输出光强的影响 当=0 ，2 ， ，2m（m为整数）时， 即当晶片所产生的相位差为2的整数倍时，输出强 度为零。此时如果改变，则不论晶片是处于消光 位置还是处于最亮位置，输出强度均为零。 (2)晶片相位差 对输出光强的影响 当= ，3 ， ，(2m+1)（m为整数）时， 即当晶片所产生的相位差为 的奇数倍时，输出强 度得到加强, 。 (2)晶片相位差 对输出光强的影响 如果此时晶片处于最亮位置（=/4）， 和 的贡 献都使得输出光强干涉极大，可得最大的输出光强 即等于入射光的光强。 (2)晶片相位差 对输出光强的影响 上面讨论的晶片情况，实际上分别相应于全波片和 半波片情况。 2 2) P1和P2的偏振轴平交（=0） 这时，(132)式变为 2) P1和P2的偏振轴平交（=0） 与(134)式比较可见，垂直和平行光强的极值条件正 好相反。 (1)晶片取向 对输出光强的影响 当=0、/2 、 、3/2 时，sin2 =0，相应 即当偏振器的偏振轴与晶体中的一个偏振光振动方 向重合时，通过起偏器所产生的线偏振光在晶片中 不发生双折射，因此出射光强最大。 (1)晶片取向 对输出光强的影响 当=/4 、3 /4 、5/4 、7/4时，sin2 =1，此 时光强极小，为 (2)晶片相位差 对输出光强的影响 当= 0 ，2 ， ，2m（m为整数）时， 相应有 (2)晶片相位差 对输出光强的影响 当= ，3 ， ，(2m+1)（m为整数）时， 相应光强极小，为 此时若=/4,则有 2.单色平行光斜入射的干涉 当平行光斜入射至平行晶片时，其干涉原理与前相 同。在这种情况下，上面导出的各个公式仍然成立, 其差别是相位差的具体形式稍有不同。 2.单色平行光斜入射的干涉 当单色平行光斜入射时， 相位差为 斜入射时的相位差只需用晶片中二波法线的平均 几何路程d/cost代替正入射时的几何路程d 即可。 3.白光干涉 1)两个偏振器偏振轴垂直的情况 对各种单色光分别应用(134)式，然后将其相加 1)两个偏振器偏振轴垂直的情况 由于不同波长的单色光通过晶片时，相位差不同， 所以对出射总光强的贡献不同。凡是波长为 的单色光，干涉强度为零。 1)两个偏振器偏振轴垂直的情况 凡是波长为 的单色光，干涉强度为极大。其透射光将不再是白光 ，而呈现出美丽的色彩。 2)两个偏振器偏振轴平行的情况 同样分析，对于白光入射，其透射光强为 2)两个偏振器偏振袖平行的情况 第一项代表透射的白光光强；第二项与(145)式相同, 但符号相反。 2)两个偏振器偏振袖平行的情况 因此(148)式可简写为 这表明，垂直中最强的光，在平行中被消掉。 习题6 有两个偏振片，一个用作起偏器，一个用作检 偏器。当它们的偏振化方向之间的夹角为 300 时,一束 单色自然光穿过它们，出射光强为 I1; 当它们的偏振 化方向之间的夹角为 600 时，另一束单色自然光穿过 它们，出射强度为 I2，且 I 1= I2 。求两束单色自然光 的强度之比。 解:由马吕斯定律可得 I10I10/2 I1 同理: 由于 I1 = I2，因此 两束单色自然光的强度比为: 习题2 一块厚度为0.01mm的方解石晶体，其光轴平行 于表面，放在两块偏振方向