光学概要.pptx
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1、光波的偏振第四节双折射现象寻常与非常光寻常与非常光演示1演示2都是线偏振光。都是线偏振光。晶体的光轴 方解石、石英、红宝石等晶体,只有一个方解石、石英、红宝石等晶体,只有一个光轴方向,称为单轴晶体。光轴方向,称为单轴晶体。云母、蓝宝石、橄榄石等晶体,有两个光云母、蓝宝石、橄榄石等晶体,有两个光轴方向,称为双轴晶体。轴方向,称为双轴晶体。晶体的光轴是晶体中的一个晶体的光轴是晶体中的一个特殊的方特殊的方向向,在该方向上,在该方向上,o o光、光、e e光的传播速度光的传播速度(大小和方向)相同,即折射率相等,不(大小和方向)相同,即折射率相等,不产生双折射现象。产生双折射现象。方解石方解石的光轴
2、通过通过A或或B,并与三,并与三个会合钝角的界面成等个会合钝角的界面成等角的直线方向,就是方角的直线方向,就是方解石晶体的解石晶体的光轴方向光轴方向(对于严格等棱长的方解对于严格等棱长的方解石菱体,即石菱体,即AB连线方向连线方向)与此平行通与此平行通过晶体的直线都过晶体的直线都是光轴方向,常是光轴方向,常用用表示表示续上晶体的主截面晶体的主截面晶体的主截面某晶面法线方向某晶面法线方向光轴方向光轴方向晶体的主截面晶体的主截面 含光轴并与某晶面正交的平面含光轴并与某晶面正交的平面。主平面 一般情况下一般情况下这两个主平面这两个主平面不严格重合不严格重合主平面主平面主平面主平面主截面内入射即即都在
3、主截面内都在主截面内和和主要讨论这种最主要讨论这种最基本的入射情况基本的入射情况主平面主平面主平面主平面晶体主截面晶体主截面振动方向在晶体主截面内入射在晶体主截面内入射iCCOO光的光振动光的光振动光的光振动光的光振动垂直于其主平面垂直于其主平面e e光的光振动光的光振动光的光振动光的光振动平行于其主平面平行于其主平面方解石晶体主截面方解石晶体主截面OO光光光光e e光光光光e e光光光光OO光光光光光线光线、都在主截面内都在主截面内并且都是线偏振光并且都是线偏振光o、e光的波面假设方解石内有一单色点光源假设方解石内有一单色点光源 SO O 光光波速波速在方解石内在方解石内波面是球面波面是球面
4、各向相等各向相等 光光波速波速在光轴方向等于在光轴方向等于OO光波速光波速在其它方向大于在其它方向大于OO光波速光波速在垂直光轴方向波速最大在垂直光轴方向波速最大波面是椭圆回旋面波面是椭圆回旋面回旋轴向为光轴方向回旋轴向为光轴方向主折射率方解石主截面方解石主截面CC则则 OO光光折射率折射率光光在垂直光轴方在垂直光轴方向的折射率向的折射率 合称合称 晶晶 体的体的主折射率主折射率和和则则对于方解石对于方解石主折射率简表几种双折射晶体的主折射率几种双折射晶体的主折射率1.6584 1.4864 -0.17201.681 1.500 -0.1811.5443 1.5534 +0.00891.309
5、 1.313 +0.004 的晶体称为的晶体称为负晶体负晶体的晶体称为的晶体称为正晶体正晶体对钠黄光对钠黄光(l l=589.3nm)=589.3nm)o、e光传播方向方解石主截面方解石主截面光轴光轴切线切线CC的传播方向的传播方向垂直于垂直于DD到圆的切线到圆的切线的传播方向的传播方向垂直于垂直于DD到到椭圆椭圆的切线的切线续上CC若将方解石沿着平行于光轴的方向磨出一个平面若将方解石沿着平行于光轴的方向磨出一个平面用一平行光束垂直于此平面入射。用一平行光束垂直于此平面入射。试根据方解石试根据方解石内内 和和 的波面特点,定性画出的波面特点,定性画出 、OO光光光光e e光光光光OO光光光光e
6、 e光光光光的传播方向和任一时刻两光束的波阵面。的传播方向和任一时刻两光束的波阵面。作作o o、e e 光波面图光波面图e e 光最大速光最大速度在垂直光度在垂直光轴方向。轴方向。两圆切线为两圆切线为o o光束波阵面。光束波阵面。两椭圆切线为两椭圆切线为e e光束波阵面光束波阵面传播方向相同传播方向相同速度大小不同速度大小不同振动相互垂直振动相互垂直OO光光光光OO光光光光e e光光光光e e光光光光尼科耳棱镜晶面法线晶面法线方解石主截面方解石主截面光轴光轴 晶体双折射产生的晶体双折射产生的o光和光和e光传播方向夹角一般较小,从晶光传播方向夹角一般较小,从晶体出射时两光束互相重叠,难以获得单一
7、的线偏振宽光束。体出射时两光束互相重叠,难以获得单一的线偏振宽光束。两宽光束重叠两宽光束重叠能否不让其中的一束光从末端输出?能否不让其中的一束光从末端输出?续上取长宽比约取长宽比约 3 1 3 1 的方解石的方解石:晶面晶面法线法线主截面主截面切割面切割面光轴光轴AB通过通过A A、B B对角并垂直主截面将方解石切成两半对角并垂直主截面将方解石切成两半再用加拿大树胶(对钠光折射率为再用加拿大树胶(对钠光折射率为1.551.55)将其按原位粘合)将其按原位粘合先将两端面的倾角按一定要求略加修磨先将两端面的倾角按一定要求略加修磨尼科耳棱镜的加工尼科耳棱镜的加工续上方解石主截面方解石主截面将将 71
8、 71 修磨成修磨成 686868光轴光轴胶胶=1.491.49=1.661.66=1.551.55胶具备全反射条件具备全反射条件OO光上述设计可保证上述设计可保证 大于全反射临界角大于全反射临界角 只有只有 从端面输出从端面输出光切割后再用加拿大树胶粘合切割后再用加拿大树胶粘合ABOO光光被涂黑的器壁吸收被涂黑的器壁吸收光71尼科耳棱镜工作原理尼科耳棱镜工作原理续上波片双折射晶体波片波片 是从双折射单轴晶体是从双折射单轴晶体中切割下来的平行平面中切割下来的平行平面薄片,薄片,其表面与晶体光其表面与晶体光轴方向平行。轴方向平行。光轴方向光轴方向波片的主要参数是:波片的主要参数是:波片的厚度波片
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