P⊥A
= = 2π
λ
2π
(n o n e )d + π (n o n e )d
P A
λ
思考1 画出P 思考 画出 A时振幅投影图 时振幅投影图 思考2 比较P 思考 比较 A与P ⊥ A情况 说明为什么 与 情况 多采用P 多采用 ⊥ A情形观察偏振光干涉 情形观察偏振光干涉 思考3 自然光入射波片后的偏振状态是什么? 思考 自然光入射波片后的偏振状态是什么
钓 钩 的 光 弹 图 象 模 型 的 光 弹 图 象
41
k d 2π F = ne no + π = +π λ λ S 2 πd
演 示
电致双折射(电光效应) 二、电致双折射(电光效应) 1.克尔效应 二次电光效应 克尔效应(二次电光效应 克尔效应 二次电光效应)
45° ° P1 克尔盒 + 45° ° P2 d
P
分析各区光的偏振状态 起偏器 后是线偏振光 起偏器P后是线偏振光 起偏器 线偏振光经波晶片 后偏振态 强度 线偏振光经波晶片C后偏振态 强度? 线偏振光经波晶片 后偏振态?强度 检偏器 后的偏振态 强度 检偏器A后的偏振态 强度? 检偏器 后的偏振态?强度
3
二、线偏振光通过波晶片后的偏振状态 结论: 结论 1)o 光 e 光传播方向相同 ) 同一点源发出的o 同一点源发出的 光 e 光不分开 2) 2) o 光 e 光振动方向垂直 o ⊥ 光轴 e 光轴
ω ω
9
三、 相干区干涉强度
α
I1 = A2 1
I1
相干区
P
相干光的振幅 相干光的振幅
C
A
y(P)
A2e = Ae sin α 1
= A cosα sin α 1
A 1
Ao 1
O.A.
α
Ae 1
A2e x(A)
A2o
= A2o
10
相干光光程差 相干光光程差 由波片厚度引进的是 (no ne )d 在该装置中 两光经 检偏器A后振动步调相反 检偏器 后振动步调相反 所以装置带来的 附加光程差是 总光程差
过 λ/2片后 片后 = π 2 4象限的振动 象限的振动
Ao 1
A 1
= 0
α O.A. αA
1e
1 3象限的振动 象限的振动
注意: 注意 λ/2波片 λ/4 波片 必须指明波长 波片
8
5 ) 推论
由上述分析知
圆和椭圆偏振光可看成是两束 频率相同 椭圆偏振光可看成是两束 传播方向一致 振动方向相互垂直 相位差为某个确定值的线偏振光的合成 相位差为某个确定值的线偏振光的合成 线偏振光 同样 线偏振光可看成是两束 频率相同 线偏振光可看成是两束 相位相同 振幅相同 传播方向亦相同的 圆偏振光的合成 左 右旋 圆偏振光的合成
(nR nL ) 与 nR nL λ 有关
52
三、 量糖术 对旋光溶液有 θ = [a] C l ] [ a ] C = a — 溶液的旋光率 C — 溶液的浓度 [ a ] — 溶液的比旋光率 “量糖计”可分析旋光（同分）异构体的成分 量糖计”可分析旋光（同分） 量糖计 例如： 广泛用在化学和制药等工业中 例如： 氯霉素天然品为左旋 合成品为左右旋各半 称合霉素 其中只有左旋有疗效 用量糖术可 分离出左旋品（左霉素） 分离出左旋品（左霉素） 疗效同天然品 53
( no ne ) d =
相位差是
λ
2
2π
λ
(no ne )d = π
称该波晶片为二分之一波片(或称半波片) 称该波晶片为二分之一波片(或称半波片) 经二分之一波片后 合成为线偏振光 合成为线偏振光
7
o光e 光相位差为 π 光
线 I1 = A 偏 o.A. 振 /2片 λC片
2 1
α
仍是线偏振 旋转了 2α角 α 在 λ/2片前 片前
Ao 1
y(P)
A 1
A2o
O.A.
α
Ae 1
A2e x(A)
λ
2
(no ne )d +
λ
2
11
相位差
= 2π
y(P)
λ
(n o n e )d + π
A 1
Ao 1
O.A.
α
Ae 1
A2e x(A)
A2o
合成结果
2 2 A = A2e + A2o + 2A2e A2o cos
A2e = A2o = A cosα sin α 1
12
讨论 1) 典型装置 )
相干区
y(P)
A 1
Ao 1
O.A.
α
Ae 1
A2e x(A)
A2o
C 相干条件的实现: 相干条件的实现
P
A
振幅投影图
波晶片 保证从一次发光中分出两支 波晶片 给出光程差 (no-ne)d 检偏器 保证两光振动方向相同 检偏器 起偏器 保证两光有确定相差 起偏器
13
2)相位差与装置的关系 )
k — 克尔常数 U — 电压
由于折射率改变与电场强度是平方关系 故克尔效应也叫二次电光效应 故克尔效应也叫二次电光效应
kU 2 ne no l = 2 π l 。 相位差为： 相位差为： k = λ λd 2π
当 k = π 克尔盒相当于半波片 此时对应的电压U 叫半波电压 P2透光最强
43
a 旋光率
旋光率 a 与旋光物质和入射波长有关 旋光率 与旋光物质和入射波长 物质和入射波长有关 还和旋光物质的浓度 浓度有关 对于溶液 还和旋光物质的浓度有关 物质的旋光性和物质原子排列结构有关 物质的旋光性和物质原子排列结构有关 物质的旋光性和物质原子排列结构 同一种物质可以有左旋体 左旋体和 同一种物质可以有左旋体和右旋体 它们的原子排列互为镜像对称 它们的原子排列互为镜像对称 称为同分异构体 称为同分异构体
线偏振光 与入射面 有一夹角
可以用光轴来说明o 光 可以用光轴来说明 e光 振动方向 3) o 光 e 光的光程差 (no ne )d )
o.A.
o e
4
d
4) 线偏振光通过波晶片后的偏振状态 ) 两个同频率的 振动方向垂直的 有确定相位差的 S. H. V. 的合成 一般 一般 合成光矢量端点的轨迹是椭圆 每时刻都是 都是线偏振光 但 每时刻都是线偏振光 称为椭圆偏振光 所以 称为椭圆偏振光
33
利用偏振光干涉看到的结冰过程
34
利用偏振光干涉看到的结冰过程
35
利用偏振光干涉看到的结冰过程
演示 36 完
四、偏振状态的检验 第一步：用偏振片旋 第一步： 观察出射光强变化 种偏振态分成3组 将5种偏振态分成 组 种偏振态分成 线偏振光 自然光 圆偏振光 自然光 部分偏振光 椭圆偏振光 部分偏振光
37
A
第二步： 第二步： 用四分之一波片区分圆偏振光和自然光 用四分之一波片区分椭圆偏振光和部分偏振光
λ
椭圆偏振光
2
思考： 思考：
会出现消 如何保证四分 光现象 之一波片的光
λ
4
λ
4
A
轴与产生椭圆 偏振光的波片 光轴平行或垂 直？ 38
§5 人工双折射 一、应力双折射 二、电致双折射 三、磁致双折射
44
3 相位差： 相位差： p = 2 π no rU λ
r — 电光常数
no— o光在晶体中的折射率 光在晶体中的折射率 U —电压
p = π 时 P2 透光最强
常用的电光晶体是 KH2PO4（KDP） ） NH4H2PO4（ADP）等 ） 应用：超高速开关（响应时间小于10 ） 应用：超高速开关（响应时间小于 -9s） 激光调Q 显示技术 数据处理 激光调 数据处理…
14 偏振光的干涉 一、典型装置 二、线偏振光通过波晶片后的偏振状态 三、相干区 干涉强度 四、 偏振状态的检验
1
一、典型装置
P
波晶片: 波晶片: 波晶片
C
A
两个正交的偏振片 记做 两个正交的偏振片
P⊥A
光轴平行于入射表面的晶体薄片 三个元件表面平行 自然光正入射 三个元件表面平行
2
? ?
A C 在上述装置下 令单色自然光正入射
16
晶片确定 厚度确定 白光入射 由于某种波长干涉相消而呈现它的互补色 波长干涉相消而呈现它的 由于某种波长干涉相消而呈现它的互补色 这种现象叫（ 这种现象叫（显）色偏振 红色（ 如 红色（656.2 nm） 相消 ） 出现绿色（492.1nm） 出现绿色（ 绿色 ） 蓝色（ 蓝色（485.4nm） 相消 ） 黄色（ 出现黄色 出现黄色（585. 3 nm） ） 若厚度不 会出现彩色 彩色条纹 若厚度不均匀 会出现彩色条纹
24
利用偏振光干涉看到的结冰过程
25
利用偏振光干涉看到的结冰过程
26
利用偏振光干涉看到的结冰过程
27
利用偏振光干涉看到的结冰过程
28
利用偏振光干涉看到的结冰过程
29
利用偏振光干涉看到的结冰过程
30
利用偏振光干涉看到的结冰过程
31
利用偏振光干涉看到的结冰过程
32利Βιβλιοθήκη 偏振光干涉看到的结冰过程R =
L =
nR l
nLl
E
同一时刻 E EL ER 入射面(a) 入射面
R L
θ
EL
ER
λ
2π < 0
2π < 0
出射面(b)
λ
光通过左旋物质 光通过左旋物质 左旋
设 nR > nL
则 R > L
L和R电矢量合成的线偏振光向左偏离 和 电矢量合成的线偏振光向左偏离 初始状态θ 此物质为左旋体
17