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椭圆和圆偏振光的产生与四分之一波片的作用

椭圆和圆偏振光的产生与四分之一波片的作用
波片是从单轴双折射晶体上平行于光轴方向截下的薄片。

若平面偏振光垂直入射波片,且其振动面(振动方向
与传播方向所确定的平面)与波片的光轴成α角,则在波片内入射光被分解成振动方向互为垂直的两束平面偏振光
,称为o光和e光,如图所示。

它们的传播方向一致,但在晶体内因传播速度不同而产生一定的相位差,当它们经过
厚度为d的波片时,光程差为,即相应的相位差为:
式中λ为入射光波长,和分别为波片对o光和e光的折射率。

显然,通过波片后的的偏振光,将是沿同一方向传播的两个平面偏振光叠加的结果。

由于o光和e光的振幅不等
,有一定相位差,且振动方向互相垂直,一般合成为椭圆偏振光。

椭圆的形状随o光和e光的相位差值的不同而改变。

对于同种波片,决定椭圆形状的因素是入射光的振动方向与波片光轴的夹角α以及波片的厚度。

若相位差△Ф=2kπ,k=1、2、3…,则
故波片的厚度为波长的整数倍,称为全波片,从波片透射的光为平面偏振光。

若△Ф=(2k+1)π,k=1、2、3…,则波片称为1/2波片(或λ/2片),它的最小厚度为:
从波片透射出的光为平面偏振光,但振动面相对于入射光转过2α角。

若△Ф=(2k+1)π/2, k=1、2、3…,则波片称为1/4波片(或λ/4片),其最小厚度为:
这时一般从波片透射出的光为椭圆偏振光。

但是,当α=0或α=π/2时,透射光为平面偏振光;当α=π/4时,透射
光为圆偏振光,如图所示。

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