波动光学-偏振2

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1、光的偏振(2)1§5.4双折射现象一.双折射现象(透过方解石看字成双像)象折射现o光方解石晶体CaCO3双e光纸面折射现2以入射线为轴转方解石,光点o不动，e绕o转，用偏振片检验，二者都是偏振光，且偏振方向互相垂直。一束光入射到各向异性的媒质中分成两束光的现象。(演示)···方解石oeeo···所以，利用双折射现象也可以获得线偏振光。3二.几个重要的概念1.寻常光（o光）和非寻常光（e光）寻常光（ordinarylight）：遵从折射定律非寻常光（extra-ordinarylight）：一般不遵从折射定律折射线一般

2、不在入射面内。n1n2irore(各向异性媒质)自然光o光e光42.晶体的光轴当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发生双折射，该方向称为晶体的光轴。例.方解石晶体是由平行六面体构成的。六面体每个面都是钝角1020和锐角780的平行四边形，A点和B点是三个钝角的会合点，AB线与三条棱边的夹角相等。5如果将A或B磨平，使磨面与光轴垂直，当光线垂直磨面入射时，无双折射现象。方解石晶体的光轴光轴AB实验发现AB的方向即光轴的方向。6只有一个光轴的晶体称单轴晶体，如方解石、石英,冰等；有两个光轴的晶体称双轴晶体,如云毋、硫磺，兰宝石

3、等。（本章只讨论单轴晶体的双折射）3.主平面和主截面主平面：晶体中某条光线与晶体光轴构成的平面,称为该光线的主平面。0光有0光的主平面；e光有e光的主平面.7O光振动其主平面;实验表明:e光振动在其主平面内o光，e光的主平面可能重合，也可能不重合；e光光轴e光的主平面o光光轴o光的主平面····主截面：晶体表面的法线与晶体光轴构成的平面。8三.晶体的主折射率，正晶体、负晶体o光的子波，各方向传播的速度相同为v0，点波源波面为球面,振动方向始终垂直其主平面.(如图)o光只有一个光速vo一个折射率no.惠更斯研究双折射现象

4、提出:在各向异性的晶体中,子波源会同时发出o光、e光两种子波.························vot光轴9e光的子波,各方向传播的速度不同。e光在平行光轴方向上的速度与o光的速度相同为v0;点波源波面为旋转椭球面,振动方向始终在其主平面内.（如图）光轴vetvote光在垂直光轴方向上的速度与o光的速度相差最大，记为ve，其相应的折射率为ne.10n0，ne称为晶体的主折射率.正晶体：ne＞no(ve＜vo)，如石英、冰等。负晶体：ne＜no(ve＞vo)，如方解石、红宝石等。子波源votve

5、t光轴votvet光轴正晶体(vo>ve)负晶体(vo

6、-------点e光-------道····eoeo光轴晶体····132.光轴∥晶体表面，且入射面，自然光斜入射此种情况下，在入射面（纸面）内，o光，e光都满足折射定律，作图：------o光、e光的振动方向如何？o光----道；e光----点.····晶体光轴ir0reo········oΔteΔteoecΔt即143.光轴与晶体表面斜交，自然光入射这正是前面双折射现象演示中的双折射情形。作图:------o光、e光的振动方向如何？······oe晶体光轴····e方解石光轴······oeo注意:此时e光的波

7、面不再与其传播方向垂直了。15五.晶体偏振器件1.晶体的二向色性、晶体偏振器某些晶体对o光和e光的吸收有很大差异，这就是晶体的二向色性.例如,电气石对o光有强烈吸收，对e光吸收很弱，用它可产生线偏振光：(晶体偏振器)电气石光轴····光轴e光16天然晶体偏振器尺寸不大，成本高。现今广泛使用偏振片（人工使具有二向色性的细微晶粒的光轴在塑料薄膜上定向排列）。2.偏振棱镜偏振棱镜可得高质量的线偏振光。但利用晶体二向色性获得的偏振光不够纯，强度也不大。（书上的例子自学）17对第一个棱镜是o光，它由光密→光疏，让其入射角＞临界角(约6

8、90)，∴在交界面全反射,被涂层吸收。············光轴光轴方解石方解石加拿大树胶(n=1.55)oe吸收涂层i例1.格兰-汤姆逊偏振棱镜光轴的取向使o光、e光对应的恰是主折射率no、ne。no(1.6584)＞n(1.55)＞ne(1.4864)18对第一个棱镜是e光，它