... .
起偏器
检偏器
两块方解石光轴平行放置, 双像的距离与一块时比有何变化？ 如果转动其中的一块,将出现什么现象?
2 格兰 汤普森棱镜和格兰—傅科棱镜 格兰—汤普森棱镜和格兰 傅科棱镜 汤普森棱镜和格兰
插页 光轴
单色自 • • • • • • 然光 方解石
•
e• •
线偏振光 • • • •
加拿大 树胶
光轴方向
22° S N A’ M
2、尼科耳棱镜原理
D 13°
入射光：
λ = 589.3 A
no = 1.658 ne = 1.486 加拿大树胶 nc = 1.550
o
··
B 68°
· · 77°
13°
··
e光
C’
o光被涂黑的镜壁吸收
ne < nc < no
e光从光疏介质射入光密介质，不发生全反射 o光从光密介质射入光疏介质，发生全反射
1.55 1.486
1.486
e•
•
• •
e •
•
• • •
加拿大 树胶
返回
1.55 1.658
o
全反射 加拿大树胶
返回
P A Ao
x 光轴方向 z
·
o
Ae
线偏振光垂直入射到波片上，分成o光和e光，对于负晶体： o光e光不分开，但传播速度不同，通过波片后会产生位相差 no > ne vo < ve x方向快轴，y方向慢轴
b、波晶片产生的位相差 o光e光的光程差 ∆ = no d − ne d = (no − ne )d 设波片的厚度为d 2π∆ 2π o光e光的位相差 δ = = (no − ne )d λ λ 晶体一定时，∆和δ由厚度d决定 ▲ 四分之一波片 1 λ 实际取 ∆ = (no − ne )d = (k + )λ 光程差 ∆ = (no − ne )d = ± 4 4 π 位相差 δ = ± 实际取 δ = (2k + 1) π (k = 1,2 L) 2 2 ▲ 二分之一波片 1 λ ∆ = (no − ne )d = (k + )λ ∆ = (no − ne )d = ± 2 2 δ = ±π δ = (2k + 1)π (k = 1,2L) ▲ 全波片 ∆ = (no − ne )d = ± kλ
δ = ±2kπ
(k = 1,2 L)
光在波片内被分解为o光和 光 经过波片后可以认为强度没有变 光在波片内被分解为 光和e光,经过波片后可以认为强度没有变 光和 但相位差发生变化,因此光过波片后可能要引起偏振态的变化 因此光过波片后可能要引起偏振态的变化. 化, 但相位差发生变化 因此光过波片后可能要引起偏振态的变化
尼科耳棱镜的制作过程
A’ 3° A’ E F C’ F B C’ E D
此角从71° 磨成为68°
涂上加拿 大树胶
3°
A’ E
D
两块重 新粘连 成一块 棱镜的 粘合面 尼科耳 棱镜的 横截面
68°
B F A’ B E
F C’ A’（D） D C’ B（C）
注意剖面（粘合面）A’EC’D和面A’BC’D的特点！
5.6 偏振器件 1 尼科耳棱镜
光轴
进入晶 体发生 双折射 钠光自然光 680
(作用与偏振片同 作用与偏振片同.) 作用与偏振片同 (方解石 方解石) 方解石
480
• • • • • 710 o •
e
e
线偏 振光
涂黑
加拿大树胶,对钠黄光的折 加拿大树胶 对钠黄光的折 O光被涂黑 介于方解石的 光被涂黑 射率为1.55,介于方解石的 射率为 的界面吸 1.486和1.658 之间 之间. 和 收
▲
可以证明两束出射光夹角 ϕ ′ = 2ϕ = 2 arcsin [(n o − n e )tg β ]Fra bibliotek钠光自然光
o • e • •
钠光自然光
o
n = ne
• • e
方解石制成的罗匈棱镜
玻璃和方解石 制成的偏振器
4.波晶片 波晶片
a、波晶片结构 从单轴晶体切出的平行平面薄片，光轴与表面平行。光垂 直入射时，主截面为o-xz y
E矢量在屏面内的偏振光 对ADB为e光，对CDB 为o光 Q no > ne ∴ 该束光从光疏到光密，向靠近法向MN方向偏折； 从CDB向外偏折时，从光密到光疏，向远离法向MN方向偏折 从沃拉斯顿棱镜出射两束彼此分开振动方向相互垂直的偏振光 当沃拉斯顿棱镜顶角β不很大时，两束出射光几乎对称地分开 ϕ1 = ϕ 2 = ϕ
A 71°
A’
D
∠ABC = 71o ∠A′BC ′ = 68o
B
C’ C 光轴方向 A’ 68° C’ D
∠DAB = 109o
∠DA′B = 112o
∠C ′A′B = 90o
B
剖面A’EC’D要求
与A’ BC’D相互垂直，两面交线为A’ C’ 与晶体的两端面相互垂直， ∠C ′A′B =
π
2
a、沃拉斯顿棱镜结构 光轴 方向
B A
·· · · · · ·· ·· ·· C
D
由两块直角方解石棱镜胶合而成 两棱镜 光轴平行于各自表面 光轴相互垂直
b、沃拉斯顿棱镜原理 自然光垂直于AB面（垂直于光 轴）入射时 棱镜ADB的主截面在屏面内 棱镜CDB的主截面垂直于屏面 棱镜ADB产生的o光e光不分开 棱镜ADB中o光e光速度不同
辨别光过波片偏振态变化的步骤是: 辨别光过波片偏振态变化的步骤是
(1) 将入射光在波片的前表面分解为 光和 光,o光e光的振幅 o,Ee 将入射光在波片的前表面分解为o光和 光和e光 光 光的振幅 光的振幅E 由入射光的偏振态来确定. 和相位差 δ0 由入射光的偏振态来确定
(2) o光e光过波片后振幅不变 相位差变为δ′=δ0+δ，其中δ=2π( o 光过波片后振幅不变, δ=2π(n 光 光过波片后振幅不变 相位差变为δ′=δ +δ，其中δ=2π( 出射光的偏振态由E δ′来确定 来确定． + ne)d ⁄ λ，出射光的偏振态由 o,Ee和相位差 δ′来确定．
1.550 ioc = arcsin ≈ 70o o光全反射临界角 1.658 入射光SM∥A’D，在棱镜表面上的入射角为： 90o − 68o = 22o
在棱镜A’BC’内分成o光和e光，o光折射角13°，在加拿大树胶上 的入射角为77°＞ioc，发生全反射！ e光通过棱镜A’DC’出射！
尼可耳棱镜可以用作起偏器与检偏器
o
涂黑 格兰—汤普森棱镜 格兰 汤普森棱镜
插页
光轴
o
• • •
钠光自 然光
线偏振光 • • • •
e
光轴
格兰—傅科棱镜 格兰 傅科棱镜
3 沃拉斯顿棱镜
方解石
加拿大 树胶
钠光自 然光
e • • • • •o •
e • • o
• •
1.486
e o
• • 1.685
•
• 1.55
1.458
1.55
1.658
A
D M
· ··· · ··· ·· · · ·N · β ····· B
C
▲
A
· · · ·· · · · · ··· · ·· ϕ · · ·N · β ····· B
M
2
D
ϕ1
α1
α2
C
E矢量垂直于屏面的偏振光 对ADB为o光，对CDB为e光 Q no > ne ∴ 该束光从光密到光疏，向 远离法向MN方向偏折；从CDB 向外偏折时，进一步向远离法 向MN方向偏折