7.10光学之渥拉斯顿棱镜中的双折射
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光的双折射
操作方法:
1.取下大偏振片,打开激光器电源,调节光路使激光束对准双折射
晶体的入射窗口,在屏上可观察到两个光点;
2.旋转双折射晶体,可看到一个光点不动,另一个光点饶着不动的
光点转,即E光绕着O光转;
3.在双折射晶体与屏幕之间插入大偏振片,并适当调整大偏振片的
前后位置,使得E光和O光两个光点都呈现在偏振片上;
4.旋转偏振片可观察到O光和E光交替消失;
5.旋转大偏振片,使E光消失,记下此时偏振片的偏振化方向;再
旋转大偏振片,使O光消失,观察此时偏振片的偏振化方向正好转过90度。
注意事项:
1.大偏振片拿上、拿下时要小心保护,以免掉地摔坏;
原理提示:
一束自然光入射到各向异性媒质上时,
在媒质中有两束折射光出现,称作双折
射现象。
一束遵守折射定律,称寻常光
(O光);另一束不遵守折射定律,
称非寻常光(E光)。
两束折射光都是线
偏振光,满足一定的条件时其偏振方向
互相垂直。
为了使两束光分得更开,常常做成特殊
的光学器件,如:沃拉斯顿棱镜就是由两
方解石直角棱镜胶合而成
(方解石n0>ne )
沃拉斯顿棱镜。
光的折射揭示光在光学棱镜中的全反射现象折射是光线从一种介质传播到另一种介质时改变传播方向的现象。
而在光学棱镜中,光线的折射现象尤为引人注目,尤其是全反射现象使得光在某些情况下完全发生反射。
本文将探讨光的折射如何揭示光学棱镜中的全反射现象。
一、折射现象及折射定律光线在从一种介质传播到另一种介质时,会发生折射现象。
其具体规律由折射定律描述,即入射光线、折射光线和法线在同一平面上,且入射角和折射角的正弦比等于两种介质的折射率之比。
这一定律可以用数学公式表示为:n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂,其中n₁和n₂分别代表两种介质的折射率,θ₁和θ₂分别代表入射角和折射角。
折射定律的发现为我们理解光在光学棱镜中的行为提供了依据。
二、折射角的变化导致全反射现象光线从一种介质进入另一种折射率较小的介质时,折射角会大于入射角。
当入射角越大时,折射角也越大,直到达到临界角,此时折射光线会沿着介质边界发生全反射。
全反射的产生是因为折射介质无法将光线传导至折射率较小的介质,而使光线完全反射回折射介质。
三、光学棱镜中的折射和全反射现象光学棱镜是一种透明介质通过改变光线的传播方向来分离光的仪器。
当光线经过光学棱镜时,根据入射角和光学棱镜的折射率,光线会发生折射现象。
而当入射角大于临界角时,全反射现象会发生在光学棱镜的边界上。
这意味着光线无法透过光学棱镜,而是被完全反射回原介质中。
四、全反射的应用全反射现象在实际应用中有着广泛的用途。
其中一个例子是光纤通信技术。
光纤通过利用全反射现象来传输光信号。
光线以接近光纤轴的入射角进入光纤中,而光纤的折射率较小,使得光线在光纤内部发生全反射,并沿着光纤传输到目标地点。
这种传输方式具有高速、低损耗和抗干扰的特点,因此在现代通信领域中得到广泛应用。
结论:光的折射现象揭示了光学棱镜中的全反射现象。
通过折射定律的描述,我们理解了光线在不同介质中传播时发生的变化。
当光线遇到入射角大于临界角的情况时,会发生全反射现象,导致光线完全反射回原介质中。
Wollaston棱镜正反向的分束角及分束角的对称性朱久凯;吴福全;任树锋【摘要】为了了解Wollaston棱镜正反向使用时分束角及分束角的对称性,采用数学运算和实验测试相结合的方法,进行了理论分析和实验验证,取得了较为理想的数据.由分析可知,Wollaston棱镜正、反向分束角及分束角对称性不同是因为反向入射时第1块棱镜中的o光在第2块棱镜中成为e光波时,其光矢量振动方向和晶体光轴不平行,对应的不再是主折射率所致.结果表明,Wollaston棱镜正向使用时的分束角略大于反向入射时的分束角,且Wollaston棱镜结构角越大,入射波长越短,则正、反向分束角的差值越大.%In order to find out the forward and backward splitting angles of a Wollaston prism and their symmetry, satisfactory data were obtained by combining mathematical calculations and experimental test. Analysis shows that the main reason of the symmetry difference of the splitting angles is that the o light incident on the first prism becomes e light on the second prism and then does not parallel to the optical axis of the crystal, no longer is caused by the principal refractive indices. The results demonstrate that the splitting angles becomes slightly larger when it is used positively than negatively. Moreover, the wavelength gets more and more shorter as long as the angle of the prism' s structure became larger. Besides, the difference value between forward and backward splitting angles will get larger too.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2012(036)005【总页数】3页(P636-638)【关键词】偏振光学;沃拉斯顿棱镜;正向入射;反向入射;分束角;对称性【作者】朱久凯;吴福全;任树锋【作者单位】曲阜师范大学激光研究所山东省激光偏光与信息技术重点实验室,曲阜273165;曲阜师范大学激光研究所山东省激光偏光与信息技术重点实验室,曲阜273165;曲阜师范大学激光研究所山东省激光偏光与信息技术重点实验室,曲阜273165【正文语种】中文【中图分类】O436.3引言随着激光与偏光应用技术的快速发展,由天然晶体冰洲石制作的偏光分束棱镜,由于具有高透过率、高抗光损伤阈值等优良性能,因而得到了广泛的应用[1-3]。
棱镜的反射原理
棱镜的反射原理是基于光在不同介质中传播速度和方向改变的特性。
当光线从一种介质进入另一种介质时,会发生折射现象。
而棱镜则利用了不同介质的折射特性,使光线在镜面上发生反射。
棱镜通常由透明的玻璃或塑料制成,具有三个或更多个平面表面。
当光线射入棱镜时,会因为两种介质的折射率不同而发生折射。
折射使得光线改变了传播方向和速度,从而使光线在棱镜内部发生偏折。
当光线从一个介质进入棱镜时,它会根据入射角度和介质的折射率发生折射。
根据斯涅尔定律,入射角度和折射角度之间的正弦值比等于两种介质的折射率之比。
所以,根据不同角度的入射光线,折射角度也会不同。
棱镜内部的反射是由光线从一个平面表面反射到另一个平面表面上。
每个反射面都会改变光线的传播方向。
通过精确设计棱镜的形状和角度,可以实现对光的分散和折射,使得不同颜色的光分离开来,形成光谱。
总结起来,棱镜的反射原理是基于光在不同介质中折射的特性。
通过不同介质的折射率和棱镜的设计,光线可以在棱镜内部发生反射和分散,形成光谱。
这一原理在许多光学器件和实验中得到广泛应用。
沃拉斯顿棱镜工作原理
沃拉斯顿棱镜是一种运用玻璃或其他光学介质制成的透镜,常用于增加光的可视长度,并将其偏振面积限制在允许的范围内。
它主要由一个椭圆形的前窗口和一个圆约形的后窗口组成,可以传播非均匀偏振光束。
沃拉斯顿棱镜工作原理:当光线斜着穿过椭圆形前窗口时,光会受到一定的偏转,沿着另一个光轴进入次窗口。
在这里,光的峰值会被折射,然后继续被折射,最终把均匀偏振光束变成非均匀偏振。
以上过程把整个总体的偏振分解为两个独立的,相互平行的光束,使偏振的发射幅度窄化到允许的范围。
这就是沃拉斯顿棱镜的工作原理。
沃拉斯顿棱镜也可以用来进行汇集星际旅行照片,这使得星际旅行变得更加可行。
它可以慢慢收集照片,在望远镜看到的情况下,均匀偏振后的光折射到椭圆形前窗口里,再被折射到次窗口里,发射进星空里,进行星际摄影。
由于沃拉斯顿棱镜有着优异的增加可视长度、缩短发射偏振幅度的功能,所以它经常被应用于科研领域,例如天文学、地理学和地质学等研究领域。
沃拉斯顿棱镜使得遥远的宇宙星系格局变得可见,有助于进行高精度的空间探测。
总之,沃拉斯顿棱镜工作原理有助于增加光的可视长度,可用于收集星际旅行照片和科学研究,同时削弱偏振光束,从而提高空间探测的精度。