oeΔΔtt
r0 ·r·e e
o
• 光轴
··晶体
e o
3. 光轴与晶体表面斜交，自然光垂直入射
·· ··
··
·· 晶体
光轴
光轴 ··· ···
oe oe
·· 方解石
oe
此时e光的波面不再与其波射线垂直了
§5 晶体光学器件
一. 晶体起偏器件 1. 晶体的二向色性、晶体偏振器
某些晶体对o光和e光的吸收有很大差异， 这叫晶体的二向色性
第三章 光的偏振 (Polarization of
light) §1 光的偏振状态
一. 线偏振光
传播方向
E
·
振动面
面对光的传播方向看
线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解
y
Ey
E
x
Ex
Ex Ecos Ey Esin
线偏振光的表示法：
····· 光振动垂直板面
光振动平行板面
二. 自然光
没有优势方向
自然光的分解
B
单轴晶体：只有一个光轴的晶体
双轴晶体：有两个光轴的晶体
4. 主平面和主截面 主平面：晶体中光的传播方向与晶体 光轴构成的平面。
o光的 主平面
····
e光的 主平面
光轴 o光
光轴
e光
主截面：晶体表面的法线与晶体光 轴构成的平面。
二. 晶体的主折射率，正晶体、负晶体
光矢量振动方向与晶体光轴的夹角不同, 光的传播速度也不同。
=自1然光 ( 非偏振光 )
P
=部0分偏振光
0<P<1
偏振度的另一种表示：PImaxImin
ImaxImin
§2 偏振片的起偏和检偏，马吕斯定律
一. 起偏
• 起偏：从自然光获得偏振光
• 起偏器: 起偏的光学器
•件起偏的原理：利用某种光学的不对称性
• 偏振片 微晶型
非·偏·振·光
光轴 线偏振光
电气石晶片
方解石 n0＞ne
光·轴···方解石··e ··
二. 晶体相移器件，圆和椭圆偏振光的起偏
1. 晶片─相位延迟片
晶片是光轴平行表面的晶体薄片。
y
Ae
Ax
λ
Ao
光轴 P Ae A
线偏振光
Ao
d
光轴
通过厚为d的晶片，o、e光产生相位差：
o光 : 遵从折射定律 n 1sii n n 2siron e光 : 一般不遵从折射定律 sini const
sinre
e光折射线也不一定在入射面内。
3. 晶体的光轴
当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发生 双折射，该方向称为晶体的光轴。
例如，方解石晶体(冰洲石)
102° A
• 光轴是一特殊的方向,凡平 光轴 行于此方向的直线均为光轴。
电气石
光轴
电气石
e光
····
光轴
可产生线偏振光
2. 偏振棱镜
偏光镜: 格兰─汤姆孙棱镜
吸收涂层
··光·•轴·方·解石·i
方解石
o
加拿大·树·胶·光e·轴• ··
光轴的取向使o光、e光(n对= 1.应55) 的恰是no、 ne 。
偏光分no 束(1.镜658:沃4)＞拉n斯(顿1.5棱5)镜＞ne1(21方.4解光8石6轴o4·)
入射自然光
p
I()
振荡电偶极子电磁 辐射强度的角分布
y 散射光 (线偏振光)
x
•p
散射光 (自然光)
z
散射光 B (部分偏振光)
§4 光在晶体中的传播, 双折射
e
e•
··· o ···
•o
方解石
一. 双折射的概念
自然光 n1
i
1. 双折射
n2
(各向异
re
2.寻常光和非寻常光 性媒质) ro
e光 o光
一束自然光可分解为两束振动方向相互 垂直的、等幅的、不相干的线偏振光。
Ex Ey
IIxIy
自然光的表示法： · · ·
三. 部分偏振光
部分偏振光
部分偏振光的分解
部分偏振光可分解为两束振动方向相互 垂直的、不等幅的、不相干的线偏振光。
部分偏振光的表示法：
··
平行板面的光振动较强
·· ····
垂直板面的光振动较强
y x
分子型
入射 电磁波
z
z
线栅起偏器
• 偏振片的起偏 P
非偏振光I0
···
二. 马吕斯定律
I0
P
线偏振光 I
偏振化方向 (透振方向)
E0
I
I
1 2
I0
P
E=E0cos
I0E02, I E2E 0 2co2s
II0co2 s 马吕斯定律（1809） 0 2， ，I I I 0m — —a I 0 消x 光
起偏振角
i = i0 时，反射光只有S分量 i 0 — 布儒斯特角或 起偏角 i0 +r0 = 90O
由 n 1 si 0 i n 2 sr 0 i n 2 ci 0 os
有
tgi0
n2 n1
n21
—布儒斯特定律
(1812年)
若 n1 =1.00 (空气)，n2 =1.50 (玻璃)，
则：空
玻
气 →玻 璃 →空
光轴
························votc
光轴 vot
o光: e光:
n0 0
ono ,
e
ne
c
e
n0 ，ne称为晶体的主折射率
光轴
正晶体 : ne> no
vet
(e< o) vot 负晶体 : ne<
子波•源
no
(e>o)
正晶体 (vo > ve)
vet
光轴
vot• vet
子波源 负晶体 (vo < ve )
四. 圆偏振光, 椭圆偏振光
右旋圆 偏振光
右旋椭圆 偏振光
y
传播方向 y
E
x
0
x
z
/2
某时刻右旋圆偏振光E随z的变化
五. 偏振度
P
Ip It
Ip In Ip
It —部分偏振光的总强度 In —部分偏振光中包含的自然光的强度 Ip —部分偏振光中包含的完全偏振光的强度
完全偏振光 (线、圆、椭圆 ) P
三. 检偏 用偏振器件分析、检验光的偏振态
P
待检光
I
?
Hale Waihona Puke 思考：• I不变？是什么光 • I变，有消光？是什么光 • I变，无消光？是什么光
§3 反射和折射光的偏振 *散射光的偏
一振. 反射和折射时光的偏振
n1 ····i i ····
n2
r·
n·1 ···i0
线偏振光
i0····S
n2
r0
·
自然光反射和折射 后产生部分偏振光
三. 单轴晶体中光传播的惠更斯作图法(e>o)
1. 光轴平行晶体表面，自然光垂直入射
·· ··
光轴
晶体
e ··o e ··o
o, e在方向上虽没分开，
但速度上是分开的。
2. 光轴平行晶体表面，且垂直入射面，
自然光斜入射
sini sinro
c
o
n0
sini sinre
c
e
ne
····i ····cΔt
气 璃 ii00ttgg111111..50..05000035364128互
余
二. 玻璃片堆起偏和检偏
1自.当起然i偏光=从i0时空气II0→玻12璃s·i·2n·(·i·0·i0r0·)·······················
I
7%
I0
2. 检偏 ...
玻璃片堆
(接近线偏振光)
*三. 散射光的偏振 1.散射光的产生 2.散射光的偏振