光學第八章-光在晶體中的傳播-小結(jié)課件.pptx

第八章 光在晶體中的傳播第八章 光在晶體中的傳播1、晶體雙折射2、單軸晶體光學公式3、晶體光學器件4、(橢)圓偏振光的產(chǎn)生和檢驗5、偏振光干涉6、旋光性7、電光效應8、偏振的矩陣表示1、晶體雙折射雙折射光的偏振特點兩束折射光o光遵守折射定律，在入射面內(nèi)。e光 不遵守折射定律，一般不在入射面內(nèi)。eo兩光束都是線偏振光 o光的振動方向垂直于o光的主平面；e光的振動方向平行于e光的主平面。 當兩主平面相互平行時,兩光的振動互相垂直。傳播速度和折射率o光：vo ，noe光：ve?，ne?, 隨傳播方向變化。 主折射率: no ,ne 。2、單軸晶體光學公式晶體的光學各向異性對單軸晶體，?x= ?y ? ?z ，(一般取z軸為晶體的光軸方向）若E?z ,即E垂直于光軸，則D和E在xy面內(nèi)重合。 （對應于k//z ,顯示光學各向同性）在一般情形，D和E之間有一離散角 ?，且D和E在xy平面的投影重合，D、E、K、S和z軸共面，E,B,K正交，因此 D,E,K,S ? H（B）.⊙ 光軸光軸光軸⊙ 光軸oeeoeeo光在晶體中的波前正晶體 (vove)負晶體 (vo?ve )晶體光學幾何表示方法小結(jié)zz1/ne(?)?1/no??x,y1/ne(?)x,yne(?)yynox1/noxzzzzAAAAyOyOyOO波陣面(v面)折射率曲面(n面)折射率橢球(?面)菲涅耳橢球(?面)方程ne1/ne曲線(正)noneno1/ne1/no1/noy 光 線(正e)①作K共軛半徑E②作E的垂線①作K的垂線D②作D的共軛半徑①作K與A的切線②作切線的垂線①作垂直于K的切線②連接原點與切點zz惠更斯作圖法例題1：負晶體方解石以1/no為短軸,1/ne為長軸作橢圓以入射點為中心，以1/no為半徑作圓?？諝饩w光軸e光方向！o光方向！波面?zhèn)鞑サ姆ㄏ蛩俣壬渚€(能流方向)速度例題2：方解石 以AC/no為短軸, AC/ne長軸,作橢圓以AC/no為半徑作圓空氣晶體光軸⊙ 光軸e????oo??oee例題3：石英(正晶體)光軸垂直于入射面以AC/no為半徑作圓以AC/ne為半徑作圓空氣晶體?光軸例題5石英空氣石英?? ? ??光軸? ? ??ooeeeeoo例題4方解石空氣晶體光軸光軸o68涂黑進入晶體發(fā)生雙折射加拿大樹膠,對鈉黃光的折射率為1.55,介于方解石的ne=1.486和no=1.658 之間. 光軸??單色自然光線偏振光方解石加拿大樹膠涂黑格蘭—湯普森棱鏡格蘭—湯普森超短激光脈沖、高功率激光束， 空氣隙oo自然光自然光ee玻璃和方解石制成的偏振器方解石制成的羅匈棱鏡光軸??方解石??ooee3、晶體光學器件波片: 光軸平行于表面。光程差：o光e光的相位差為：o光e光的相位差為：若?＞0表示o光落后.若??0表示o光超前.光軸E0oE0E0e經(jīng)過波片入射面光軸主截面光線主平面 光在波片內(nèi)被分解為o光和e光,經(jīng)過波片后可以認為強度沒有變化, 但相位差發(fā)生變化,可能會引起偏振態(tài)的變化. 總相位差 = ?? + ? (+?:投影)AeAo(1)波長片(或?片)入射偏振光通過波長片后不改變其偏振態(tài)。(2)二分之一波片(或?/2片)???(3)四分之一波片 (或?/4片)⊙d1d2d1d2o光e光從1到2⊙e光o光補償器：y索雷補償器Soleil compensator巴比涅補償器Babinet compensator d1沿傳播方向可調(diào), 但在y方向均勻，d2固定，獲得固定附加相位差的光束可以很寬 d1, d2同時在傳播方向和y方向變化，獲得固定附加相位差的光束必須很窄（d1?d2）經(jīng)過補償器后兩偏振光之間的相位差：4、(橢)圓偏振光的產(chǎn)生和檢驗圓或主軸與波片光軸平行的正橢圓偏振光通過l/4波片后可變?yōu)榫€偏振光線偏振光通過l/4波片后將變?yōu)闄E圓(圓)偏振光自然光和圓偏振光的鑒別部分偏振光和橢偏振光的鑒別P2偏振片2晶體波片偏振片1P1光軸5、偏振光的干涉1、P1?P2P12光軸A12它們之間的相位差：P2投影晶體雙折射2、P1??P2P1P2它們之間的相位差：光軸A1AeA2eAoA2o?晶體雙折射當P1??P2滿足亮條紋條件時， P1?P2為暗條紋當P1??P2滿足暗條紋條件時， P1?P2為亮條紋 兩種情況互補。旋轉(zhuǎn)第二個偏振片，從P1?P2到P1??P2觀察的明暗互補顯色偏振和偏振濾光器白光入射偏振光干涉系統(tǒng)， 則輸出長呈現(xiàn)彩色圖像，其色調(diào)隨P2的轉(zhuǎn)動而變化，這一現(xiàn)象稱為顯色偏振。色調(diào)的空間調(diào)制濾光器附加相位差 改變了光譜成分波長/nm色調(diào)等效波片輸出光強P1?P2P1//P2?1=380紫設為?片紫光 消紫光 強?2=570黃2?/3片黃光 中黃光 中?3=760紅?/2片紅光 強紅光 消三種色光對應的光強i1, i2, i3i3

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