物理光学-第十四章光的偏振和晶体光学基础PPT课件

0.61 ns inu
显微物镜 D
S1
S2
S’2
2u’
’
S’1
l’
6
12.5 衍射光栅
一、衍射光栅种类和光栅方程
dsinm
d(si n sii)n m
二、光栅的色散和自由光谱区
d m d dcos
m() (m1)
m
第十三章 光的偏振
10
§13－1 偏振光概述
光的偏振性:
纵波：振动方向 // 传播方向
......
二、线偏振光 (linear polarization)： 光矢量在垂直传播方向的平面内，只沿一个固定方
向振动，这种光称为线偏振光（面偏振光）。
偏振面：传播方向与振动方向(E矢量) 组成的平面。
偏振面 C
偏振面 C
偏振光表示：
部分偏振光 (partial polarezation)：
8
10
12
1.5
S’2 S’1
1.0
0.5
0.0
0
2
4
6
8
10
12
2
1、瑞利判据（Rayleigh’s criterion）
当一个象点的衍射光 斑主极大和另一个像 点的衍射的第一极小 值重合时，两个像点 刚好被分开。
1 1.0
0.81
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
2
4
6
8
10
12
3
（3）显微物镜的分辨本领
z
/2
某时刻右旋圆偏振光E随z的变化
两个频率相同、振动方向垂直的单色光波的叠加
E x ＝ a 1 ck o 1 r s t) ， E (y ＝ a 2 ck o 2 r s t)(
E ＝ x 0 E x ＋ y 0 E y ＝ x 0 a 1 c1 o t ) ＋ s y 0 a 2 ( c2 o t ) s
自然光
.. ..
线偏振光
.
起偏器
检偏器
消光比：最小透射光强和最大透射光强之比。
[例1] 自然光 I 0 通过偏振化方向互相垂直的偏振 片 P1, P2 。如果在 P1, P2 间平行插入另一偏振片 P 3 ，P 3 与 P1 偏振化方向夹角 ，求：
合振动的大小和方向随 时间变化，合振动矢量 末端运动轨迹方程为：
2a
2
Ey
Ex
E a 1 2 x 2 E a 2 2 y 2 2 E a 1 xE a 2 yco 2 s 1 ) ( s2a2 i1( n 2 1 )
tg 2 2a 1a2co s
a 1 2a2 2
21
15
椭圆形状的分析： E a 1 2 x 2 E a 2 2 y 2 2 E a 1 xE a 2 yco 2 s 1 ) ( s2 i( n 2 1 )
称上式为马吕斯定律
注意：
只适用于线偏振光
A0 A
P
验证马吕思定律的实验装置：
P1
Ecos
P2
光电接收器
(Photoelectric reural light) 起偏器(Polarizer)
26
27
偏振光通过旋转的检偏器， 光强变化情况
在垂直传播方向的平面内，光矢量 在E某一方向振 动较强，而垂直该方向的振动较弱。
在垂直于传播方向的平面内，光矢量按一定的频率旋转，
若光矢量振幅不变，矢端扫出轨迹是圆 ——圆偏振光
若光矢量振幅不断改变，矢端扫出轨迹是椭圆
——椭圆偏振光
顺时针转动——右旋光
逆时针转动——左旋光 y
E
传播方向 y x
0
x
① 2 10 或 2
Ey
a2 a1
Ex
线偏振光
② 奇 数 倍
③ 奇数倍
2
Ey
a2 a1
Ex
线偏振光
E
2 x
a12
E
2 y
a
2 2
1
椭圆偏振光
④ 为其他值
任意取向的椭圆偏振光 16
右旋光与左旋光
1、右旋光：迎着光的传
播方向观察，合矢量顺 时针方向旋转。
此s时 i n 2： (1)0
2、左旋光：迎 着光的传播方向
观察，合矢量逆 时针方向旋转。
此s时 i n 2 ： (1)0
Ey 顺时针：右旋 Ex
Ey 逆时针：左旋 Ex
17
任意一个偏振光都可表示为:
a.光矢量互相垂直 b.沿同一方向传播且位相差恒定 的两个线偏振光的合成。
自然光？
可分解为任意两个方向互相垂直、振幅相等， 没有任何相位关系的光矢量分量（偏振光）。
二、光学系统的分辨本领 （Resolving power of an optical system）
光学系统的分辨本领是指光学系统分辨细微结构的能力。
L
S1
S2
1.5
1.0
S’2
0.5
S’1
0.0 0
d 5
10
15
1
L
S1 S2
L
S1 S2
S’2 S’1
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
2
4
6
IIM Im IM，没有消光现象出现
I M与 I m 的振动方向互相垂直
注意：I M 与I m 是所有线偏振光在这两个互相
垂直方向上的投影分量的非相干叠加。
部分偏振光的总光强 I IMIm
偏振度： P IM Im
IM Im
I M＝I m 时，P0，为自然光
Im 0 时，P1，是线偏振光
3）圆偏振光通过偏振片后的光强度
横波：振动方向 传播方向 ——光的横波偏振性
在有垂各E 直种传不播同方的向 振的动平状面态内。， ~光的偏振态(polarization state)
E
o
v
H
一、自然光 (natural light)： 光沿某一方向传播时，在垂直于传播方向的平面
内，沿各个方向振动的光矢量都有，且各方向光振动 的振幅都相等，这种光称为自然光。
自然光
....
线偏振光 .
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器， 光强变化情况
自然光
....
线偏振光 .
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器， 光强变化情况
自然光
....
线偏振光
.
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器， 光强变化情况
自然光
....
线偏振光
.
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器， 光强变化情况
圆偏振光 I0
P I
若入射光强为：I 0
旋转偏振片P一周， 出射光强不变化
I
1 2
I0
4）线偏振光通过偏振片后的光强度
线偏振光 I0
P I
若入射的线偏振光强为：I 0
旋转偏振片P一周，
出射光强的变化为：II0 0 I0
存在一个消光方向 , 在垂直 P 的透振方向上
马吕斯定律
由于： AA0cos
就有：I I0co2s
三．如何检验光的横波性
1）机械波的横波性的检验
2）光波的横波性的检验（偏振片）
四、不同偏振状态的光通过偏振片
1）自然光通过偏振片后的光强度
自然光 I0
P I
若入射的自然光强为：I 0
旋转偏振片P一周，出射光强均为：I
1 2
I0
2）部分偏振光通过偏振片后的光强度
P
部分偏振光
I I0
若入射的部分偏振光强为 I 0 旋转偏振片P一周，出射光强的变化为：