光学之渥拉斯顿棱镜中的双折射
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1、 阐明白然光、平面偏振光、部份偏振光、圆偏振光 和椭圆偏振光的概念及其检验方法C2、 了解由反射、折射和二向色性晶体所产生的偏振; 掌握布儒斯特定律的马吕斯定律。
3、 叙述单品体双折射的特点,说明惠更斯作图法,阐 明儿种偏振仪器的作用。
4、 叙述1/4波晶片的作川,分析平行平而偏振光干涉的 条件及其实现的方法。
阐明偏振光的干涉及应用。
§5・1光的偏振性马吕斯定律一.光的偏振状态1.线偏振光•线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解第五章光的偏振(D面对光的传播方向看2.自然光自然光的光矢量在所有可能的方向上,且振幅E 相等.® ©没有优势方向自然光的分解一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直的X 等幅的.不相干的线偏振光。
•自然光的表示法:3・部分偏振光= E cos a=£sinay•线偏振光的表示法:光振动垂直板面光振动平行板面X某一方向的光振动比与之相垂直方向的光振动占优毎的光.fb㊉部分偏振光部分偏振光的分解•部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直的.不 等幅的、不相干的线偏振光.垂直板面的光振动较强4•圆偏振光和椭圆偏振光偏振面随时间旋转的光为圆或椭圆偏振光• 迎着光线看,光矢量顺时针旋转为右旋偏振光.•部分偏振光的表示法:丨丨• M平行板面的光振动较强 X二.偏振片的起偏和检偏1. 起偏和检偏•起偏:从自然光获得偏振光.•起偏原理:利用某种光学的不对称性. •起偏器:起偏的光学器件-•检偏:检验偏振光9起偏器也就是检偏器.2.偏振片如利用某些物质能吸收某一方向的光振动,而让 与这个方向垂直的光振动通过的性质(二向色性)制 成起偏器.这种起偏器叫偏振片•非偏振光3.起偏示意图4.检偏用偏振器件分析-检验光的偏振态・电气石晶片偏振化方向 (透光方向)线偏振光/;,」__自然光思考:当偏振片旋转时.7不变T?是什么光/变,有消光T?是什么光 /变,无消光T?是什么光马吕斯定律( 1809 )a = 0,I = ^miix = ‘0偏振化方向 (透光方向iaI = I Q COS a消光例题有两个偏振片,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30。
双折射原理及应用双折射(birefringence)是光束入射到各向异性的晶体,分解为两束光而沿不同方向折射的现象。
它们为振动方向互相垂直的线偏振光。
当光射入各向异性晶体(如方解石晶体)后,可以观察到有两束折射光,这种现象称为光的双折射现象。
两束折射线中的一束始终遵守折射定律这一束折射光称为寻常光,通常用o表示,简称o光;另一束折射光不遵守普通的折射定律这束光通常称为非常光,用e表示,简称e光。
晶体内存在着一个特殊方向,光沿这个方向传播时不产生双折射,即o光和e光重合,在该方向o光和e光的折射率相等,光的传播速度相等。
这个特殊的方向称为晶体的光轴.光轴”不是指一条直线,而是强调其“方向"。
晶体中某条光线与晶体的光轴所组成的平面称为该光线的主平面。
o光的主平面,e光的光振动在e光的主平面内。
如何解释双折射呢?惠更斯有这样的解释。
1.寻常光(o光)和非常光(e光)一束光线进入方解石晶体(碳酸钙的天然晶体)后,分裂成两束光能,它们沿不同方向折射,这现象称为双折射,这是由晶体的各向异性造成的。
除立方系晶体(例如岩盐)外,光线进入一般晶体时,都将产生双折射现象。
显然,晶体愈厚,射出的光束分得愈开.当改变入射角i时,o光恒遵守通常的折射定律,e光不符合折射定律。
2.光轴及主平面。
改变入射光的方向时,我们将发现,在方解石这类晶体内部有一确定的方向,光沿这个方向传播时,寻常光和非常光不再分开,不产生双折现象,这一方向称为晶体的光轴。
天然的方解石晶体,是六面棱体,有八个顶点,其中有两个特殊的顶点A和D,相交于A、D两点的棱边之间的夹角,各为102°的钝角.它的光轴方向可以这样来确定,从三个钝角相会合的任一顶点(A或D)引出一条直线,使它和晶体各邻边成等角,这一直线便是光轴方向.当然,在晶体内任何一条与上述光轴方向平行的直线都是光轴.晶体中仅具有一个光轴方向的,称为单轴晶体(例如方解石、石英等)。