第十一节.ppt

1、第 三 节,偏 振 光 的 干涉,1. 偏振光干涉实验,(1). 实验装置,偏振片1,偏振片2,(2). 实验现象,单色光入射，波片厚度均匀，屏上光强均匀分布。,波片厚度不均匀时，出现干涉条纹。,白光入射，屏上出现彩色，转动偏振片或波片，色彩变化。,2. 偏振光干涉的分析,(1). 光线通过波片的传播情况,d,o 光和e 光传播方向相同，但速度不同。,o 光和e 光通过波片后产生的相位差为：,no o 光主折射率,ne e 光主折射率,(2). 光强分析,o 光和e 光经过偏振片2 后，振动方向平行，振动频率相同，相位差恒定，满足干涉条件。,式中为投影引入的附加相位, 干涉相长, 干涉相消,讨

2、论,(1) 波片厚度相同时，各处相位差相同，单色光 照射时屏上光强均匀分布。,合振动强度为：,(3) 白光照射时，屏上由于某种颜色干涉相消, 而呈现它的互补色，这叫( 显) 色偏振。,(2) 波片厚度不均匀时，各处相位差不同，单色光入射出现等厚干涉条纹。,白光,(4) 旋转偏振片，使两偏振片偏振化方向平行， 相位差产生 的变化，屏上颜色发生变化。,7,5) 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,一般合成光矢量端点的轨迹是椭圆,但 每时刻都是线偏振光所以 称为椭圆偏振光,光轴,8,特殊1若晶片厚度合适 使 o 光 e 光的光程差为

3、/4波长,相位差是,正椭圆偏振光,圆偏振光,如果再让,该波晶片叫四分之一波片,9,特殊2若晶片厚度合适 使 o 光e 光的光程差为/2波长,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 o光e 光相位差为 合成为线偏振光,相位差是,10,线偏振,在 /2片前,过 /2片后,仍是线偏振旋转了 2角,/2片,注意: /2波片 /4 波片 必须指明波长,1 3象限的振动,2 4象限的振动,6 ) 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 同样 线偏振光可看成是两束 频率相同 相位相同 振幅相同 传播方向亦相同

4、的左 右旋 圆偏振光的合成,石英劈尖的偏振光干涉（等厚条纹）,硫代硫酸钠晶片的色偏振图片,色偏振是检验材料有无双折射效应的灵敏方法 用显微镜观察各种材料在白光下的色偏振可以分析物质内部的某些结构偏光显微术,利用偏振光干涉看到的结冰过程,利用偏振光干涉看到的结冰过程,利用偏振光干涉看到的结冰过程,利用偏振光干涉看到的结冰过程,利用偏振光干涉看到的结冰过程,利用偏振光干涉看到的结冰过程,利用偏振光干涉看到的结冰过程,利用偏振光干涉看到的结冰过程,利用偏振光干涉看到的结冰过程,利用偏振光干涉看到的结冰过程,利用偏振光干涉看到的结冰过程,利用偏振光干涉看到的结冰过程,利用偏振光干涉看到的结冰过程,利用

5、偏振光干涉看到的结冰过程,利用偏振光干涉看到的结冰过程,利用偏振光干涉看到的结冰过程,利用偏振光干涉看到的结冰过程,演示完,人为地造成各向异性 而产生双折射,1、应力双折射(光弹效应),应力各向异性,在一定应力范围内：, v 各向不同, n各向不同,五人工双折射,各处 不同各处 不同出现干涉条纹,变 变干涉情况变,模型的光弹图象,钓钩的光弹图象,演示,o 光和e 的相位差：,(1) 各处 p 不同,不同,出现干涉条纹,(2) 应力分布越集中的地方条纹越细密,白光,说明,( c 是与材料有关的常数，p 为样品材料中的应力),2、电致双折射(电光效应),（1）.克尔效应(二次电光效应),盒内充某种

6、液体 如硝基苯（C6H5NO2）,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,k 克尔常数 U 电压,相位差为：,此时对应的电压U 叫半波电压 P2透光最强,克尔盒相当于半波片,折射率改变与电场强度的关系是:,当,（2）.泡克尔斯效应(一次电光效应),不加电场 P2 不透光,加电场晶体变双轴晶体,原光轴方向附加了双折射效应,P2 透光,no o光在晶体中的折射率,相位差：,r 电光常数,时 P2 透光最强,常用的电光晶体是 KH2PO4（KDP） NH4H2PO4（ADP）等,U 电压,4、磁致双折射,科顿穆顿效应：,某些透明液体在磁场H作用下变为各向异性,二次效应,磁场很强

7、 才能观察到,性质类似于单轴晶体 光轴平行磁场,1、物质的旋光性,1811年 法国物理学家阿喇果发现线偏振光沿光轴方向通过石英晶体时其振动面发生旋转 称为旋光现象,氯酸钠、乳酸、松节油、糖的水溶液等也都具有旋光性,六 旋光效应简介,2. 旋光效应实验,（1）. 实验装置,偏振片1,偏振片2,（2）. 实验结果,从石英晶片出射的是偏振光，振动面旋转了一个角度。石英晶片具有旋光性。,有两类旋光物质，即左旋光物质和右旋光物质。,石英晶片,天然旋光物质中，光的振动面旋转的角度 与光经过旋光物质的厚度 成正比,对于有旋光性的溶液，旋转的角度还与溶液的浓度 成正比,其中旋光率，与旋光物质的性质、温度及入射

8、光波长有关。,a 旋光率,旋光率 a 与旋光物质和入射波长有关,物质的旋光性和物质原子排列结构有关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 称为同分异构体,3、菲涅耳对旋光性的解释,基本认识: 线偏振光可看作是 同频率 等振幅 有确定相位差的左(L )、右(R )旋圆偏振光的合成,光通过旋光物质后 相位会滞后,在出射面上：,设入射时L、R 初相为0,旋光物质长为l,同一时刻,光通过左旋物质,L和R电矢量合成的线偏振光向左偏离初始状态 此物质为左旋体,由图示：,令,旋光率,与 nR nL 有关,4、 量糖术,“量糖计”可分析旋光（同分）异构体的成分,例如：,广泛用在化学和制药等工业中,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,分离出左旋品（左霉素）,疗效同天然品,用量糖术可,5、磁致旋光,旋转的角度,V 费德尔常量,水 二硫化碳食盐 乙醇都是磁致旋光物质,对自然旋光物质 振动面的左旋或右旋 是由旋光物质本身决定的 与光的传播方向无关,对磁致旋光物质 振动面的左旋或右旋 与光的传播方向是沿磁感强度方向 还是 逆着磁感强度方向有关 光沿着磁感强度方向与逆着 振动面旋向相反,对自然旋光物质 振动面的左旋或右旋 是由旋光物质本身决定的 与光的传播方向无关,自然旋光物质,对磁致旋光物质,利用上述性质可做出光隔离器,光隔离器：,