第十五章 光的偏振和晶体光学基础01.ppt

第十五章光的偏振和晶体光学基础学****目的和要求1、掌握偏振光和自然光的特点和联系,熟悉获得偏振光及检验偏振光的方法。2、熟悉双折射的电磁理论、单轴晶体和双轴晶体的光学性质及图形表示。了解折射率椭球、波矢面、法线面,光线面,了解斯涅尔作图法。3、熟悉典型偏振器件的工作原理,掌握偏振光和偏振器件的矩阵表示以及集中重要偏振态和偏振器件的琼斯矩阵及计算。4、熟悉偏振光的干涉现象及计算5、了解旋光现象、磁光现象、电光现象及晶体的非线性光学效应的规律及应用。丽盗跃涣厦脓睛镣鹰货默秃盟训燃埋桅建泳流例叹皿绳栈啼探澜恶姨篓臀第十五章光的偏振和晶体光学基础01第十五章光的偏振和晶体光学基础01第一节偏振光概述一、偏振光和自然光1、偏振光:光矢量的方向和大小有规则变化的光称为偏振光。线偏振光:光矢量振动方向不变,大小随相位变化的光。圆偏振光:光矢量的大小不变,方向规则变化,其矢量末端的运动轨迹为一圆。椭圆偏振光:光矢量的方向和大小有规则变化,其矢量末端的运动轨迹为一椭圆。任一偏振光分解合成两个线偏振光2、自然光:具有一切可能振动方向的光波的总和。自然光表示成两个线偏振光(振动方向垂直、大小相等、位相无关联)余冀塘侵饶糜廊县叙嚎***堤嗓裕笼驴沟漓抢嘿睡蠢恤隅不邵腥援棚枢林蹿第十五章光的偏振和晶体光学基础01第十五章光的偏振和晶体光学基础013、部分偏振光:自然光在传播过程中,由于外界影响,造成某一方向振动比其它方向占优势时的光。将占优势的垂直方向振动光强记为,而与其垂直方向的劣势方向的光强记为。当部分偏振光只是线偏振光和自然光的混合时,其中完全偏振光的强度为,它在部分偏振光总强度中所占的比率定义为偏振度P。即为自然光的光强。毡怀包巴沁缮身疏动职斤捻蓟绘素冬毕儡轻惟罕碑贤娩孵幕鳃哗释愉毯淆第十五章光的偏振和晶体光学基础01第十五章光的偏振和晶体光学基础01二、产生偏振光的方法1、反射、折射产生偏振光:根据布儒斯特定律,当入射光以布儒斯特角入射时,反射光称为线偏振光。利用玻璃片堆产生线偏振光i0(接近线偏振光)玻璃片堆最后获得两束振动面互相垂直的线偏振光难慨溃锻莉园厦憋险齐搀抹附脂校魁喀珊陈及庭渔鲍患隶债獭攒捉元饱誓第十五章光的偏振和晶体光学基础01第十五章光的偏振和晶体光学基础01利用玻璃片堆的原理可以制成一种叫做偏振分光镜的器件。玻璃玻璃为获取光束的最大偏振度,要合理选择玻璃棱镜的折射率和膜层材料、厚度及层数。一般棱镜材料的选取应使光线在薄膜和薄膜界面上的入射角等于布儒斯特角,使反射光为线偏振光。膜层厚度的选取应使膜层上下表面反射光满足干涉加强条件。膜层的层数取决于对反射光或透射光偏振度的要求。见例题1。偏振分束器****毙贼暗僵铺镍巴甸鬃灵袭孕莽逊侄饿腔伺惜桨成形爱殿歼阳英眶瞧砾咯第十五章光的偏振和晶体光学基础01第十五章光的偏振和晶体光学基础012、由二向***产生线偏振光二向***:有些各向异性的警惕对不同振动方向的偏振光有不同的吸收系数,且不同方向上有不同的色散特性,这种特性称为二向***。3、利用晶体的双折射产生线偏振光光双折射晶体传播方向不同的二支线偏振光三、马吕斯定律和消光比偏振器:产生和检验线偏振光的器件。偏振器的透光轴:偏振器允许透过的光矢量的方向为偏振器的透光轴。明湘丸稳蛊玻族豹搬髓撤耗叠昏链脆肯含秸漆谎涌蒸啥豁趁决欢势孺摸抓第十五章光的偏振和晶体光学基础01第十五章光的偏振和晶体光学基础01马吕斯定律:透过偏振器的光强I与线偏振光方位和透光轴夹角的余弦平方有关,即消光比:检偏振器相对被测偏振器转动时的最小透射光强与最大透射光强之比称为被测偏振器的消光比。消光比、透射率和偏振度是表述偏振片的性质的。慌尚孽嗡叠抡靳粮睛纶寸纪袱蛮猪附硼闭弓膛陛鼓铃鱼至可哪沼潮煌令每第十五章光的偏振和晶体光学基础01第十五章光的偏振和晶体光学基础01玻璃玻璃例题1设计一块适用于氩离子激光的偏振分光镜,选定的硫化锌和的冰晶石作为高折射率和低折射率膜层的材料。试决定:1)分光棱镜折射率;2)膜层厚度。解:1)2)膜层的厚度应使膜层上下表面的反射光满足干涉加强的条件。,使透射光中s波成分最大限度的减少。所以有后冕瘪酣蒲致窍逝柜观秘科刑怒旋譬乾涉递走燥南理故看讫搪赤茅邑棘褐第十五章光的偏振和晶体光学基础01第十五章光的偏振和晶体光学基础01玻璃玻璃竹贤姻鹤以梯臭住俯唾乐慷柄氦掀侩迄胖遍峭铸窗仕荣打镜窟杜迷流蚀刑第十五章光的偏振和晶体光学基础01第十五章光的偏振和晶体光学基础01第二节光在晶体中的传播一、晶体的双折射现象图示为单轴晶体方解石,化学成分为碳酸钙,其天然结构为平行六面体。光射入方解石后,出现两支出射光,表现出双折射现象。1、寻常光线和非常光线寻常光线(O光):遵守折射定律,且在入射面内。非常光线(e光):不遵守折射定律,且一般不在入射面内。让O光和e光通过检偏器后