大學物理第5章光的偏振PPT

1、大學大學 物理學物理學大學大學 物理學物理學光的光的波動性波動性 光的干涉、衍射光的干涉、衍射 .光波是光波是橫波橫波 光的偏振光的偏振 .HHESE 根據(jù)根據(jù)Maxwell電磁理論電磁理論,光是一種電光是一種電磁波磁波,在光與物質相互作用時在光與物質相互作用時,主要是橫主要是橫向振動著的電場強度矢量向振動著的電場強度矢量(光矢量光矢量)起作起作用。光矢量的各種振動狀態(tài)使光具有各用。光矢量的各種振動狀態(tài)使光具有各種偏振狀態(tài)。種偏振狀態(tài)。* * 光的偏振狀態(tài)光的偏振狀態(tài)* * 線偏振光的獲得與檢驗線偏振光的獲得與檢驗* * 反射和折射時光的偏振反射和折射時光的偏振 * * 雙折射現(xiàn)象雙折射現(xiàn)象主

2、要內容主要內容大學大學 物理學物理學1. 1. 橫波和縱波的區(qū)別橫波和縱波的區(qū)別偏振偏振 縱波：振動方向與傳播方向縱波：振動方向與傳播方向一致一致，不存在偏振問題；，不存在偏振問題； 橫波：振動方向與傳播方向橫波：振動方向與傳播方向垂直垂直，存在偏振問題。，存在偏振問題。定義：定義：振動方向對振動方向對于傳播方向的不對于傳播方向的不對稱性稱為偏振性。稱性稱為偏振性。說明：說明：只有橫波才只有橫波才具有偏振現(xiàn)象，偏具有偏振現(xiàn)象，偏振現(xiàn)象是橫波區(qū)別振現(xiàn)象是橫波區(qū)別于縱波的最明顯的于縱波的最明顯的特征。特征。機械橫波與縱波的區(qū)別機械橫波與縱波的區(qū)別機械波穿過狹縫機械波穿過狹縫一一、光的偏振性光的偏振

3、性5.1 光的偏振狀態(tài)光的偏振狀態(tài) ( Polarization of light )大學大學 物理學物理學2.2.光的偏振性：光的偏振性： 光矢量的振動方向總是與光矢量的振動方向總是與光的傳播方向垂直的，即光矢光的傳播方向垂直的，即光矢量的橫向振動狀態(tài)，相對于傳量的橫向振動狀態(tài)，相對于傳播方向不具有對稱性，播方向不具有對稱性， 這種這種光矢量的振動相對于光矢量的振動相對于傳播方向的不對稱性，稱為傳播方向的不對稱性，稱為光光的偏振性的偏振性。 HHESE光的偏振光的偏振性說明光性說明光波是橫波波是橫波大學大學 物理學物理學非偏振光非偏振光(自然光自然光)完全偏振光（線偏振光）完全偏振光（線偏振

4、光）部分偏振光部分偏振光根據(jù)根據(jù)偏偏振狀態(tài)振狀態(tài) 振動面在空間各個方向高速隨機變振動面在空間各個方向高速隨機變化的，或者說由化的，或者說由大量振幅相同、各種振大量振幅相同、各種振動方向都有、彼此沒有固定相位關系的動方向都有、彼此沒有固定相位關系的光矢量的組合叫非偏振光或自然光。光矢量的組合叫非偏振光或自然光。XYZuE E 沒沒有有優(yōu)優(yōu)勢勢方方向向特點：特點：在垂直光線的平面內，光在垂直光線的平面內，光矢量沿各方向振動的概率均等矢量沿各方向振動的概率均等. .自然光的分解自然光的分解 自然光可以用下圖表示自然光可以用下圖表示 一束自然光可等效地分解一束自然光可等效地分解為兩束振動方向相互垂直的

5、、為兩束振動方向相互垂直的、等幅的、不相干的分振動。等幅的、不相干的分振動。IIIyx21 yxIII 非相干疊加非相干疊加二、偏振態(tài)的分類二、偏振態(tài)的分類 非偏振光非偏振光(自然光自然光)大學大學 物理學物理學振動面振動面uE 光矢量（光矢量（ ）只在一個固定）只在一個固定平面內沿單一方向振動的光平面內沿單一方向振動的光叫叫線偏振光線偏振光（也稱平面偏振光）。（也稱平面偏振光）。E光振動方向與傳播方向光振動方向與傳播方向決定的平面稱為振動面決定的平面稱為振動面. 線偏振光表示法線偏振光表示法完全偏振光完全偏振光（線偏振光線偏振光）大學大學 物理學物理學 完全偏振光和自然光是兩種極端情形，介于

6、二者之間完全偏振光和自然光是兩種極端情形，介于二者之間的一般情形是部分偏振光。的一般情形是部分偏振光。部分偏振光可以看成部分偏振光可以看成自然光和線偏振光的混合自然光和線偏振光的混合。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 部分偏振光可分解為兩束振動方向相互垂直的、不等部分偏振光可分解為兩束振動方向相互垂直的、不等幅的、不相干的線偏振光。幅的、不相干的線偏振光。 部分偏振光部分偏振光表示法表示法在紙面內的光振動較強在紙面內的光振動較強垂直紙面的光振動較強垂直紙面的光振動較強 部分偏振光部分偏振光大學大學 物理學物理學右旋橢圓偏振光右旋橢圓偏振光 y yx z傳播方向傳播方向 /2

7、x某時刻右旋圓偏振光某時刻右旋圓偏振光E隨隨z的變化的變化E 0 橢圓偏振光和圓偏振光橢圓偏振光和圓偏振光大學大學 物理學物理學一、起偏和檢偏一、起偏和檢偏起偏起偏-從自然光獲得偏振光從自然光獲得偏振光叫叫“起偏起偏”。偏振器偏振器（起偏器）（起偏器） -能將自然光變?yōu)槠窆獾墓鈱W器件。能將自然光變?yōu)槠窆獾墓鈱W器件。檢偏檢偏- -檢驗一束光是否是檢驗一束光是否是偏振光偏振光叫叫“檢偏檢偏”。檢偏器檢偏器-檢偏的光學器件。檢偏的光學器件。起偏的原理起偏的原理: : 利用某種形式的不對稱性利用某種形式的不對稱性, ,如如 （1 1）物質的二向色性（）物質的二向色性（某些物質能吸收某一方向的光振動

8、某些物質能吸收某一方向的光振動 , 而只讓與這個方向垂直的光振動通過而只讓與這個方向垂直的光振動通過, 這種性質稱這種性質稱二向色性二向色性 . （2 2）散射，）散射， （3 3）反射和折射，）反射和折射， （4 4）雙折射）雙折射.5.25.2 線偏振光的獲得與檢驗線偏振光的獲得與檢驗大學大學 物理學物理學偏振片（偏振片（Polaroid） 1928年一位年一位19歲的美國大學生歲的美國大學生 （E.H.Land）發(fā)明的。）發(fā)明的。例如：把硫酸碘奎寧的針狀粉末有序地蒸鍍在例如：把硫酸碘奎寧的針狀粉末有序地蒸鍍在 透明的基片上。透明的基片上。 起起 偏偏021I偏振化方向偏振化方向0I起偏器

9、起偏器 偏振片偏振片是由自然光是由自然光獲得線偏振光獲得線偏振光的平面片狀器件。的平面片狀器件。是是利用晶體的二向色性起偏。利用晶體的二向色性起偏。（對某一方向的光振動有（對某一方向的光振動有強烈吸收）強烈吸收）, ,它只允許某一特定方向的光振動通過它只允許某一特定方向的光振動通過. .大學大學 物理學物理學02 I0II 起偏起偏器器1P檢偏器檢偏器2P21/PP0I偏振片既可偏振片既可“起偏起偏”又可又可“檢偏檢偏”。大學大學 物理學物理學檢偏器檢偏器 檢檢 偏偏起偏器起偏器大學大學 物理學物理學 設入射光可能是自然光、線偏振光設入射光可能是自然光、線偏振光或部分偏振光，如何用偏振片來區(qū)分

10、它們？或部分偏振光，如何用偏振片來區(qū)分它們？以光線為軸轉動以光線為軸轉動P: : I I 不變不變？I I 變，有消光變，有消光？I I 變，無消光變，無消光？自然光自然光線偏振光線偏振光部分偏振光部分偏振光I?P待檢光待檢光討論討論大學大學 物理學物理學問問 題題0I0 I21PP 02 I一般情況下一般情況下 I =？檢偏器檢偏器起偏器起偏器0IIE0ENM大學大學 物理學物理學馬呂斯馬呂斯 ( Etienne Louis Malus 1775-1812 )法國物理學家及軍事工程師。出法國物理學家及軍事工程師。出生于巴黎。生于巴黎。1808年發(fā)現(xiàn)反射光的偏振，確定年發(fā)現(xiàn)反射光的偏振，確定了

11、偏振光強度變化的規(guī)律；了偏振光強度變化的規(guī)律；1810年被選為巴黎科學院院士，年被選為巴黎科學院院士，曾獲得過倫敦皇家學會獎章。曾獲得過倫敦皇家學會獎章。1811年，他發(fā)現(xiàn)折射光的偏振。年，他發(fā)現(xiàn)折射光的偏振。二二、 馬呂斯定律馬呂斯定律大學大學 物理學物理學 強度為強度為I I0 0的偏振光，通過的偏振光，通過檢偏器后，透射光的強度為：檢偏器后，透射光的強度為：I=I0 cos2 其中其中 為檢偏器的偏振化為檢偏器的偏振化方向與入射偏振光的偏振化方方向與入射偏振光的偏振化方向之間的夾角。向之間的夾角。P I0IP E0 E=E0cos , 2 0 0EI 20cosII 0max0III，

12、馬呂斯定律馬呂斯定律（18091809）2 2 0 2 cos EEIE=E0cos 0232I， 消光消光 為其它值時為其它值時00II 推導過程推導過程馬呂斯定律馬呂斯定律大學大學 物理學物理學 光強為光強為 I I0 0 的自然光相繼通過偏振片的自然光相繼通過偏振片P P1 1、P P2 2、P P3 3后光后光強為強為I I0 0 /8 /8，已知，已知P P1 1 P P3 3，問：，問：P P1 1、P P2 2間夾角為何？間夾角為何？解解 分析分析P1P2P3I0I3=I0/8P3P1P2I1I2201II 212cosII 222223sincosIII 8sincos2022

13、0II 045例題例題1大學大學 物理學物理學 例例2 有兩個偏振片有兩個偏振片,一個用作起偏器一個用作起偏器, 一個用作檢一個用作檢偏器偏器. 當它們偏振化方向間的夾角為當它們偏振化方向間的夾角為 時時 , 一束單色一束單色自然光穿過它們自然光穿過它們, 出射光強為出射光強為 ; 當它們偏振化方向間當它們偏振化方向間的夾角為的夾角為 時時, 另一束單色自然光穿過它們另一束單色自然光穿過它們 , 出射光出射光強為強為 , 且且 . 求兩束單色自然光的強度之比求兩束單色自然光的強度之比 .30601I2I21II 10I20I解解 設兩束單色自然光的強度分別為設兩束單色自然光的強度分別為 和和

14、. 經過起偏器后光強分別為經過起偏器后光強分別為 和和 .220I210I經過檢偏器后經過檢偏器后30cos22101II 60cos22202II 3160cos30cos22201021IIII大學大學 物理學物理學212cosII 3p1p0I0I1I3p2p1p2I3I2p3p1p0121II 20cos2I 在兩塊正交偏振片在兩塊正交偏振片 之間插入另一塊偏之間插入另一塊偏振片振片 ，光強為，光強為 的自然光垂直入射于偏振片的自然光垂直入射于偏振片 ，討論轉動討論轉動 透過透過 的光強的光強 與轉角的關系與轉角的關系 .I31p,p2p2p3p0I1p討討 論論大學大學 物理學物理學

15、)2(cos223 II202cos2II 220223sincos21sinIII2sin81203II 若若 在在 間變化，間變化， 如何變化如何變化？203I0,23, ,2, 03I8,47,45,43,403II 0I1I3p2p1p2I3I2p3p1p大學大學 物理學物理學1P0 I21PP 2P3P你能說明為什么嗎你能說明為什么嗎？大學大學 物理學物理學例題：例題：在透振方向正交的起偏器在透振方向正交的起偏器M和檢偏器和檢偏器 N 之間，插入之間，插入一片以角速度一片以角速度 旋轉的理想偏振片旋轉的理想偏振片P，入射自然光強為，入射自然光強為I0，試試求由系統(tǒng)出射的光強是多少？求

16、由系統(tǒng)出射的光強是多少？ MNPtPNMttAA cossin)2/0 （出出)4cos1)(16/(cossin)2/0220tIttII （出出)cos1(212sin 每旋轉偏振片每旋轉偏振片P一周，輸出光強有一周，輸出光強有“四明四零四明四零”。 t=00,900,1800,2700時，時，輸出光強為零。輸出光強為零。 t=450,1350,2250,3150時，時，輸出光強為輸出光強為 。8/0I大學大學 物理學物理學5-3 5-3 反射和折射時光的偏振反射和折射時光的偏振 自然光在兩種各向同性介自然光在兩種各向同性介質的分界面上反射和折射時，質的分界面上反射和折射時，不但光的傳播方

17、向要改變，而不但光的傳播方向要改變，而且光的偏振狀態(tài)也要改變，且光的偏振狀態(tài)也要改變，空氣空氣i1ni玻璃玻璃2n 入射面入射面: 入射光入射光線和法線所成的平面線和法線所成的平面 . 反射光反射光- 部分偏振光部分偏振光 ，垂直于入射面的振動大于平垂直于入射面的振動大于平行于入射面的振動行于入射面的振動 . 折射光折射光- 部分偏振光部分偏振光，平，平行于入射面的振動大于垂直行于入射面的振動大于垂直于入射面的振動于入射面的振動 .理論和實驗證明：理論和實驗證明： 反射光的偏振化程反射光的偏振化程度與入射角有關度與入射角有關 .大學大學 物理學物理學 反射光的偏振化程度與入反射光的偏振化程度與

18、入射角有關，若光從折射率為射角有關，若光從折射率為n1的介質射向折射率為的介質射向折射率為n2的介質，的介質，當入射角滿足當入射角滿足2112nnntgib這實驗規(guī)律可這實驗規(guī)律可用電磁場理論用電磁場理論的菲涅耳公式的菲涅耳公式解釋。解釋。時，反射光中就只有垂直于入射面的光振時，反射光中就只有垂直于入射面的光振動，而沒有平行于入射面的光振動，這時動，而沒有平行于入射面的光振動，這時反射光為線偏振光反射光為線偏振光，而，而折射光仍為部分偏折射光仍為部分偏振光振光。這就是這就是Brewster定律。其中定律。其中ib叫做叫做起起偏角偏角或或布儒斯特角布儒斯特角。 布儒斯特定律布儒斯特定律布儒斯特角

19、布儒斯特角bir完全偏振光完全偏振光2n1n（式中（式中n21為媒質為媒質2對對媒質媒質1的相對折射率）的相對折射率）大學大學 物理學物理學布儒斯特角布儒斯特角bibr完全偏振光完全偏振光090bbribbrninsinsin2112nntgib2n1n根據(jù)折射定律根據(jù)折射定律布儒斯特定律：布儒斯特定律： 當入射角是布儒斯特角時，當入射角是布儒斯特角時，折射光與反射光垂直。折射光與反射光垂直。相比較：相比較： cosib= sinb故故 ib=900-b說明說明大學大學 物理學物理學2112nnntgib 當入射角等于布儒斯特角當入射角等于布儒斯特角時，反射光與折射光互相垂直，時，反射光與折射

20、光互相垂直，反射光為線偏振光，其偏振面反射光為線偏振光，其偏振面與入射面垂直；折射光為部分與入射面垂直；折射光為部分偏振光。偏振光。例：若例：若 n1 =1.00 (空氣空氣)，n2 =1.50 (玻璃玻璃)，n3=1.33(水水)1 .5300.133.1tg 3 .5600.150.1tg 11bbii水空氣玻璃空氣不同的介質，不同的介質，ib是不同的是不同的則：則：小小 結結大學大學 物理學物理學討論討論bibibiiiibi下列圖中的反射光、折射光的偏振下列圖中的反射光、折射光的偏振狀態(tài)。狀態(tài)。 (起偏角起偏角 )大學大學 物理學物理學討討 論論 一自然光自空氣射向一塊平板玻璃，入射角

21、為一自然光自空氣射向一塊平板玻璃，入射角為布儒斯特角布儒斯特角 ，問，問 在在下表面下表面的反射光是什么光？的反射光是什么光？bi1n1n2nbi平行玻璃板上表面平行玻璃板上表面反射光是線偏振光反射光是線偏振光.12nntgib21nnitgb？注意：上表面的折射角注意：上表面的折射角等于下表面的入射角等于下表面的入射角 090bbiibi下表面的反射光是下表面的反射光是否也是線偏振光？否也是線偏振光？！=090bbri21nnctgiitgbb大學大學 物理學物理學0i0i1n1空氣空氣玻璃玻璃2n2結結 論論線偏振光線偏振光入射角為布儒斯特角入射角為布儒斯特角 時，時， 在在下表面下表面的

22、反射光也是的反射光也是線偏振光線偏振光bi理論實驗表明：反理論實驗表明：反射所獲得的線偏光射所獲得的線偏光僅占入射自然光總僅占入射自然光總能量的能量的7.4%，而約，而約占占85%的垂直分量的垂直分量和全部平行分量都和全部平行分量都折射到玻璃中。折射到玻璃中。要以反射獲得較強要以反射獲得較強的線偏振光，你有的線偏振光，你有什么好主意？什么好主意？利用利用玻璃片堆玻璃片堆產生產生線線偏振光偏振光大學大學 物理學物理學玻璃片堆玻璃片堆用以增加反射線偏振光的強度和用以增加反射線偏振光的強度和折射光的偏振化程度。折射光的偏振化程度?？諝饪諝獠ＡРＡ?4233ib玻璃玻璃空氣空氣 b 1856iibib

23、ibibib ib玻璃玻璃片堆片堆( (接近線偏振光接近線偏振光) )大學大學 物理學物理學 玻璃片堆玻璃片堆檢偏檢偏若反射光光強不變則入射光是若反射光光強不變則入射光是自然光自然光若反射光光強變且有消光則入若反射光光強變且有消光則入射光是線偏振光射光是線偏振光若反射光光強變且無消光則入若反射光光強變且無消光則入射光是部分偏振光射光是部分偏振光 讓待檢光以布儒斯特角讓待檢光以布儒斯特角 入射到界面上，以入射入射到界面上，以入射線為軸旋轉界面（保持線為軸旋轉界面（保持 不變）不變）bibii ib ( (接近線偏振光接近線偏振光) )大學大學 物理學物理學例題：例題：已知某材料在空氣中的布儒斯特

24、角已知某材料在空氣中的布儒斯特角 ib=580， 求它的求它的折射率？若將它放在水中（水的折射率為折射率？若將它放在水中（水的折射率為 1.33），求布儒），求布儒斯特角？該材料對水的相對斯特角？該材料對水的相對 折射率是多少？折射率是多少？解：解：設該材料的折射率為設該材料的折射率為 n ，空氣的折射率為，空氣的折射率為16 . 1599. 15810tgntgib放在水中，則對應有放在水中，則對應有2 . 133. 16 . 1水nntgib03 .50bi所以所以：該材料對水的相對折射率為該材料對水的相對折射率為1.2。偏振光的應用偏振光的應用測量介質的折射率測量介質的折射率偏光鏡偏光鏡

25、大學大學 物理學物理學 偏振光的理論意義和價值是證明了光偏振光的理論意義和價值是證明了光是橫波。同時，偏振光在很多技術領域得是橫波。同時，偏振光在很多技術領域得到了廣泛的應用。到了廣泛的應用。偏振現(xiàn)象在攝影技術中的應用偏振現(xiàn)象在攝影技術中的應用 在攝影技術中，為了在不同自然條件下拍到理想的或具有在攝影技術中，為了在不同自然條件下拍到理想的或具有藝術效果的照片，一般在照相機鏡頭前加不同的鏡片。其中一藝術效果的照片，一般在照相機鏡頭前加不同的鏡片。其中一種鏡片是種鏡片是“偏光鏡偏光鏡”。偏光鏡的用途之一是為了更清楚的拍攝。偏光鏡的用途之一是為了更清楚的拍攝水中的物體和魚類等。如在公園清澈的水塘中游

26、蕩著漂亮的金水中的物體和魚類等。如在公園清澈的水塘中游蕩著漂亮的金魚，用相機拍照的最大問題是水表面反射的光線使人看不清水魚，用相機拍照的最大問題是水表面反射的光線使人看不清水下的魚。根據(jù)布儒斯特定律，自然光經水面反射后是部分偏振下的魚。根據(jù)布儒斯特定律，自然光經水面反射后是部分偏振光，而在布儒斯特角時是平面偏振光，水的折射率為光，而在布儒斯特角時是平面偏振光，水的折射率為1.33，相，相應的布儒斯特角為應的布儒斯特角為i0=53。如右圖所示，在相機的鏡頭前加上。如右圖所示，在相機的鏡頭前加上偏光鏡，攝影者在岸上將相機以偏光鏡，攝影者在岸上將相機以53左右（估計）對準水面，左右（估計）對準水面，

27、旋轉鏡頭前的偏光鏡，使其偏振化方向與反射光的偏振面垂直旋轉鏡頭前的偏光鏡，使其偏振化方向與反射光的偏振面垂直拍照（此時，在取景器中看到水中的物體最清楚），則可大大拍照（此時，在取景器中看到水中的物體最清楚），則可大大減小反射光的影響，拍到清晰的金魚照片。減小反射光的影響，拍到清晰的金魚照片。大學大學 物理學物理學大學大學 物理學物理學大學大學 物理學物理學一、一、 雙折射現(xiàn)象雙折射現(xiàn)象5-4 雙雙 折折 射射 現(xiàn)現(xiàn) 象象 波動波動 光光 學學雙折射現(xiàn)象雙折射現(xiàn)象 波波 動動 光光 學學方解石晶體方解石晶體 nisinsin恒量恒量i玻璃玻璃n折折 射射 定定 律律 一束自然光射向石一束自然光射

28、向石英、方解石等各向異英、方解石等各向異性介質時，其折射光性介質時，其折射光有兩束，這種現(xiàn)象稱有兩束，這種現(xiàn)象稱為為雙折射現(xiàn)象雙折射現(xiàn)象。大學大學 物理學物理學光通過光通過雙折射晶體雙折射晶體大學大學 物理學物理學尋常光線尋常光線（o o光光）(ordinary rays)(ordinary rays)服從折射定律的光服從折射定律的光線線 對于晶體一切方向都具對于晶體一切方向都具有相同的折射率，且在入射有相同的折射率，且在入射面內傳播，簡稱它為面內傳播，簡稱它為o光光(extraordinray rays)(extraordinray rays) 非尋常光線非尋常光線（e e光光）不服從折射定

29、律的光線不服從折射定律的光線 它的折射率（即波速）隨方向而變化，并且它的折射率（即波速）隨方向而變化，并且不一定在入射面內傳播，簡稱為不一定在入射面內傳播，簡稱為 e 光。光。大學大學 物理學物理學實驗證明：實驗證明： O 光和光和 光均為線偏振光光均為線偏振光.eACBoeDeo注意注意： 尋常、非常指光在折射時尋常、非常指光在折射時 是否遵守折射是否遵守折射定律，定律，o光、光、e光也只在晶體內部才有意義。光也只在晶體內部才有意義。大學大學 物理學物理學 光軸：光軸： 某些晶體內存在確定的方向，在這個方向上，某些晶體內存在確定的方向，在這個方向上，o o光和光和e e光的傳播速度相同，這個

30、方向稱為晶體的光的傳播速度相同，這個方向稱為晶體的光軸光軸。光沿該。光沿該方向傳播時方向傳播時, ,不發(fā)生雙折射不發(fā)生雙折射. .MMNN說明：說明：沿光軸方向入射的光束，通過晶體不分為兩束光。光軸僅標沿光軸方向入射的光束，通過晶體不分為兩束光。光軸僅標志一個特征方向。并不限于某一條特殊的直線志一個特征方向。并不限于某一條特殊的直線. .光軸光軸具有一個光軸的晶體，稱為單軸晶體。具有一個光軸的晶體，稱為單軸晶體。例如：方解石、石英等。例如：方解石、石英等。具有兩個光軸的晶體，稱為雙軸晶體。具有兩個光軸的晶體，稱為雙軸晶體。例如：云母、硫黃等。例如：云母、硫黃等。二、光軸二、光軸 主截面主截面

31、主平面主平面AB光軸光軸例例：天然方解石晶體天然方解石晶體是六棱體是六棱體, ,兩棱間夾兩棱間夾角為角為7878?；蚧?02102。. .從從其鈍角會合的頂點引其鈍角會合的頂點引一條直線一條直線, ,并使其與并使其與各鄰邊成等角各鄰邊成等角, ,這一這一直線方向就是方解石直線方向就是方解石晶體的晶體的光軸光軸方向方向. .102。78。大學大學 物理學物理學晶體的主截面晶體的主截面 由由光軸光軸和晶體和晶體表面表面的法線的法線所組成的平面，所組成的平面，稱為晶體稱為晶體主截面主截面。10278 光光O光光e當入射光的入射面與晶當入射光的入射面與晶體的主截面重合時，體的主截面重合時，o光光和和e

32、 e光都在入射面內且振動方向互相垂直。光都在入射面內且振動方向互相垂直。在一般情況下在一般情況下, ,o o光和光和e e光的振光的振動方向并不完動方向并不完全垂直，全垂直，而是而是有一個不大的夾有一個不大的夾角，且角，且e e光不在光不在入射面內。入射面內。 大學大學 物理學物理學 在晶體中在晶體中,某光線的傳播方向和光軸方向所組成的平面，稱為某光線的傳播方向和光軸方向所組成的平面，稱為該光線的主平面該光線的主平面 光的主平面光的主平面 o光和光和e光有各自的主平面。光有各自的主平面。 o光和光和e光都是線偏振光，光都是線偏振光，o光的振動方向垂直于自己的主平面，光的振動方向垂直于自己的主平

33、面，e光的振動方向平行于自己的主平面。光的振動方向平行于自己的主平面。e光光光軸光軸e光的光的主平面主平面o光光光軸光軸o光的光的主平面主平面大學大學 物理學物理學三、晶體的主折射率，正晶體、負晶體三、晶體的主折射率，正晶體、負晶體o光波陣面光波陣面 光波陣面光波陣面e光軸光軸Ovev1. 尋常光線尋常光線 在晶體中各方向上傳播速度相同在晶體中各方向上傳播速度相同. . oocn v常量常量2. 非常光線非常光線 晶體中各晶體中各方向上傳播速度不同方向上傳播速度不同, ,隨方向改變而改變隨方向改變而改變. .稱為稱為晶體的晶體的主折射率主折射率oe,nn 假想在晶體內有一子波源假想在晶體內有一

34、子波源O,O,由于晶體的各向異性性質由于晶體的各向異性性質, ,從子從子波源將發(fā)出兩組子波波源將發(fā)出兩組子波. .ec een垂直光軸垂直光軸,oon 沿光軸沿光軸大學大學 物理學物理學 正晶體正晶體 : : ne no負晶體負晶體 : : n ne e n no ovo tve t光軸光軸 負晶體負晶體 (vo ve) ( ( e o o) )大學大學 物理學物理學四、晶片，圓和橢圓偏振光的起偏四、晶片，圓和橢圓偏振光的起偏1. 1. 晶片晶片相位延遲片相位延遲片晶片晶片是是光軸平行表面的晶體薄片。光軸平行表面的晶體薄片。ydxAAoAe 線偏振光線偏振光光軸光軸 通過厚為通過厚為d的晶片，

35、的晶片，o、e光產生相位差：光產生相位差： 2 dnnoeAAoAe 光軸光軸P cossinAAAAeo 振幅關系振幅關系大學大學 物理學物理學從晶片出射的是從晶片出射的是兩束傳播方向相同、振動方兩束傳播方向相同、振動方向相互垂直、頻率相等、相位差向相互垂直、頻率相等、相位差 的線偏振的線偏振光，它們合成為一束光，它們合成為一束橢圓偏振光橢圓偏振光。,4 23,2 時為圓偏振光時為圓偏振光 2. 2. 波（晶）片波（晶）片 (1) (1) 四分之一波片四分之一波片24 dnnoe4 線偏振光線偏振光圓偏振光圓偏振光2 , 0 線偏振光線偏振光線偏振光線偏振光從線偏振光獲得橢圓或圓偏振光（或相反）從線偏振光獲得橢圓或圓偏振光（或相反）AAoAe 光軸光軸P大學大學 物理學物理學240 ， 線偏振光線偏振光橢圓偏振光橢圓偏振光(2) (2) 二分之一波片二分之一波片 2dnnoe使線偏振光振動面轉過使線偏振光振動面轉過2 2 角度角度 A0入入A0出出A入入A出出Ae入入= Ae出入出入光軸光軸(3) (3) 全波片全波片 2 dnnoe 2 dnnoe大學大學 物理學物理學 四分之一波片四分之一波片圓偏振光圓偏振光自然光自然光自然光自然光線偏振光線偏振光 偏振片（轉動）偏振片（轉動）線偏振光線偏振光 I不變不變線偏振光線偏振光I變變, 有消光