偏振光的干涉
偏振光的干涉
蓝色（485.4nm）相消 →黄色（585. 3 nm）。 红色（656.2 nm）相消→绿色（492.1nm）； 若d不均匀，则屏上出现彩色条纹。
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.
这时克尔盒相当于一块半波片。
应用:
光开关
P1 45
Δk
l
2π
k d2
U
2
+
P2 45
P1 P2
克尔盒 l
d
当U=0时，Δk 0 ,光通不过 P2, 关！
当U为半波电压时，克尔盒使线偏振光的振动面
转过 2 =900，光正好能全部通过 P2，开！
克尔盒的响应时间极短，每秒能够开关109次。
过Ｎ2后的相干光强为
N1 A
Ao
C
N2
Ae
600 Ae2
Ao2
I Ao22 Ae22 2 Ao2 Ae2 cos( / 2)
Ao22 Ae22 ( Asin 300 cos 600 )2 ( A cos2 300 )2
5 8
A2
5 16
I0.
出射光为线偏振光．
人工双折射
人工双折射是用人工的方法造成材料的 各向异性, 从而获得双折射的现象。
一.应力双折射（光弹性效应）
将有机玻璃加力，发现有机玻璃变成各向异性。 加力的方向即光轴的方向。
在观察偏振光干涉的装置中，将有机玻璃取代晶片：
··P1
SF C P2
有机玻璃
P1 P2
光的偏振与干涉偏振光与干涉光的关系
光的偏振与干涉偏振光与干涉光的关系光的偏振是指光波传播方向中电场矢量的振动方向。
光波可以分为非偏振光、线偏振光和圆偏振光三种类型，其中线偏振光又可分为水平偏振光和垂直偏振光。
而干涉是指两个或多个光波叠加形成明暗相间的干涉图案的现象。
光的偏振与干涉之间存在密切的关系。
这种关系体现在干涉光中，对偏振光的处理可以改变干涉光的干涉图案，并对干涉程度产生影响。
一、光的偏振对干涉现象的影响1. 等光程干涉中的光的偏振在等光程干涉中，两束光程差相同，光的偏振状态对干涉现象影响较小。
无论是线偏振光还是圆偏振光，对干涉图案的分布没有明显改变。
2. 等厚干涉中的光的偏振在等厚干涉中，根据光的偏振状态的不同，干涉图案会有所变化。
例如，在等厚干涉中，如果入射光为偏振光，其振动方向与干涉薄膜的主轴方向垂直，那么在干涉图案中会出现椭圆等厚线。
而如果入射光的振动方向与主轴方向平行，那么在干涉图案中则会得到一系列等间隔的直线等厚线。
二、干涉对光的偏振的影响1. 偏振干涉现象当两束偏振光发生干涉时，干涉现象与光的偏振状态有关。
例如，在马吕斯干涉仪中，两束水平偏振光相交形成干涉图案时，光的偏振状态会影响到干涉环的亮度分布。
当两束完全相同的线偏振光互相垂直时，干涉环中间完全暗淡，这是由于互相垂直的线偏振光无法通过偏振镜，使得这一区域成为暗场。
2. 干涉偏振现象干涉光中的偏振现象也能够影响光的偏振态。
例如，在杨氏双缝干涉实验中，当入射光为线偏振光，两束光相交形成干涉图案时，干涉光的振动方向会影响到干涉条纹的亮度分布。
如果入射光的偏振方向与缝隙之间的连线垂直，干涉图案中的亮纹较强，而入射光的偏振方向平行于连线时，亮纹较弱。
综上所述，光的偏振与干涉之间存在着相互影响的关系。
在等光程干涉中，光的偏振对干涉现象的影响较小；而在等厚干涉和偏振干涉中，光的偏振状态会对干涉图案产生较大的改变。
同时，干涉现象也会对光的偏振态产生影响，例如马吕斯干涉仪和杨氏双缝干涉实验中观察到的现象。
21.4 偏振光的干涉
光程差
( no − ne ) d
3
no —— o 光主折射率 ne —— e 光主折射率
第21章 光的偏振
2. 光强分析
Ao = A sin θ 1
Ao2 = Ao cosθ = A sin θ ⋅ cos θ 1
Ae = A cos θ 1
Ae2 = Ae sin θ
1 • P
= A sin θ ⋅ cos θ 1 2πd ∆ϕ = ∆ϕc + π = no − ne + π
6 第21章 光的偏振
白光
• •
P1
P2
屏
偏振片1 偏振片
偏振片2 偏振片
相位差与装置的关系: 相位差与装置的关系
P1 ⊥ P2
∆ϕ =
2π
P || P2 1
λ 2π ∆ϕ = ( no − ne ) d λ
( no − ne ) d + π
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 思考 比较P ⁄ ⁄ 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
9
第21章 光的偏振
硫代硫酸钠晶片的色偏振图片
10 第21章 光的偏振
石英劈尖的偏振光干涉（等厚条纹） 石英劈尖的偏振光干涉（等厚条纹）
11 第21章 光的偏振
利用偏振光干涉看到的结冰过程
12
第21章 光的偏振
利用偏振光干涉看到的结冰过程
13
第21章 光的偏振
利用偏振光干涉看到的结冰过程
14
光的干涉衍射与偏振
光的干涉衍射与偏振光是一种电磁波，具有波粒二象性。
在传播过程中，光可以发生干涉、衍射和偏振等现象。
本文将就光的干涉衍射与偏振进行探讨，并介绍相关实验和应用。
一、光的干涉1. 干涉现象光的干涉是指两束或多束光波相互叠加产生明暗条纹的现象。
当两束光波相遇时，根据相位差的不同，会出现增强或相消干涉。
光的干涉分为相干光的干涉和非相干光的干涉两种情况。
2. 干涉实验常见的干涉实验有杨氏双缝干涉实验、牛顿环实验等。
其中，杨氏双缝干涉实验通过用一块光栅，或者两条狭缝让光通过后形成干涉条纹，可以直观地观察到干涉的现象。
3. 透明薄膜的干涉透明薄膜的干涉是指光在两个介质交界处发生反射和透射时，由于反射光和透射光路径不同而发生干涉。
常见的例子是油膜的彩色条纹和肥皂泡的彩色环。
二、光的衍射1. 衍射现象光的衍射是指光通过一个孔或经过一个缝隙时，光波传播方向发生偏折的现象。
这是由于光的波动性质造成的。
2. 衍射实验常见的衍射实验有单缝衍射实验、双缝衍射实验等。
其中，双缝衍射实验可以通过两个狭缝让光通过后形成干涉条纹，观察到光的衍射现象。
3. 单缝衍射和多缝衍射单缝衍射和多缝衍射是光的衍射的两种基本情况。
单缝衍射下，光波经过一个狭缝后形成的衍射图样是一组等距的亮暗条纹。
多缝衍射下，光波经过多个狭缝后形成的衍射图样有更加复杂的亮暗条纹。
三、光的偏振1. 偏振现象光的偏振是指光波中的振动方向具有选择性的现象。
一束未偏振的光中的光波振动方向是各种方向都有的，而偏振后的光则只在特定方向上振动。
2. 偏振实验常见的偏振实验有偏振器实验、马吕斯定律实验等。
其中，偏振器实验可以通过使用偏振片来实现光的偏振，并通过观察光的传播方向和强度的变化来研究偏振现象。
3. 产生和应用偏振光偏振光可以通过偏振片、波片等光学元件产生。
偏振光在日常生活中有许多应用，比如3D电影中的立体效果、太阳眼镜中的消除光线反射等。
综上所述，光的干涉衍射与偏振是光的波动特性的重要表现。
光的偏振与干涉现象
光的偏振与干涉现象观察光的偏振和干涉现象是光学实验中常见的现象。
光的偏振是指光波在传播过程中，电矢量振动方向只在某一特定方向上变化的现象。
而干涉现象是指两束或多束光波在相遇时，根据波动理论的叠加原理，形成明暗相间的交叉条纹的现象。
这两个现象展示了光的波动性质和波动光学的基本原理。
光的偏振是由于光波中电矢量振动的方向存在约束而导致的。
一般情况下，自然光是无规则偏振的，即电矢量在各个方向上均匀分布。
然而，当光通过某些特定的介质时，会发生偏振现象。
例如，当光通过偏振片时，只有与偏振片的主轴方向相同的电矢量振动才能透过，其它方向上的振动则被阻止。
这样，通过偏振片的光就变成了偏振光。
这种偏振现象可以用于光的分析和控制。
偏振光不仅在光学实验中有重要应用，还在许多其他领域中发挥着关键作用。
例如，偏振光在显微镜下对观察样品进行细节探测时提供了更好的分辨率。
在光学通信中，利用偏振光可以增加信息传输的容量。
此外，偏振光还广泛应用于光学元件的检测和定位，在3D电影中也有重要的应用。
而干涉现象则是光的波动性质的一种重要表现形式。
干涉是由两束或多束光波相遇产生的。
当光波相遇时，根据光的波动性质，其波动相叠加，形成明暗相间的交叉条纹。
这些条纹是由于不同光波相位的叠加导致的，相位差的变化会引起干涉条纹的变化。
干涉现象可以提供很多有用的信息和应用。
例如，干涉测量可以用于计算光的波长和介质的折射率。
这种测量方法被称为干涉计，并在科学研究和工业应用中得到广泛应用。
此外，干涉现象还被应用于实验室中的干涉仪器、相衬显微镜和激光干涉仪等仪器中。
光的偏振和干涉现象都是光的波动性质的体现，与光的粒子性质相对应。
光既可以被视作波动的电磁波，也可以被视作粒子的光子。
这种粒子-波动二重性的认识对理解光的行为和光学实验中的现象起到了重要的作用。
总之，光的偏振和干涉现象是光学实验中常见的现象，展示了光的波动性质和波动光学的基本原理。
偏振现象对光的分析和控制具有重要作用，而干涉现象则提供了测量和应用的手段。
6-5偏振光的干涉及其应用
4）坐标轴投影相位差δ ′ ）
（4）注意： a） '只有 0和 π两个取值 ）注意： ） （ δ 2π （b） δ = ） (no − ne )d （c）有多种取值 δ入 ）
Ee = Ee1 cos(−ωt)e 则两垂直光振动同步： 则两垂直光振动同步： Eo = Eo1 cos(−ωt)o e轴和 o轴的正方向向 P2 投影的相位差 正是两同步瞬时光振动向 P 的投影结果 2 得到的是仅仅由于向 P 投影引起的相位差 2
o e
δ (no − ne )d E d 或 : δ Ed 即： = ∝ =B 2π λ λ 2π λ 系数 B是物质的克尔常数
2
2
钠黄光通过硝基苯时： 钠黄光通过硝基苯时： （5）克尔效应的应用 ） 单位 B = 220×10 CGSE ×
7
弛豫时间约为10−9 s
用于制作高速光闸、电光调整器。 用于制作高速光闸、电光调整器。 用于高速摄影、光束测距、 用于高速摄影、光束测距、 激光通讯、激光电视等方面。 激光通讯、激光电视等方面。 （6）克尔盒的缺点 硝基苯纯度要求很高、 ）克尔盒的缺点: 硝基苯纯度要求很高、 有毒、液体不便携带等。 有毒、液体不便携带等。 （7）泡克耳斯效应 ）泡克耳斯效应: 单轴晶体( 在电场作用下 KDP单轴晶体 KH2 PO4 ) 变成双轴晶体。 变成双轴晶体。 特点： 所需电压低,固体 无毒。 固体, 特点： ∝ E, 所需电压低 固体 无毒。 δ
P ⊥ P：I2 = 0;(消光) 2 则： 1 2 P // P：I2 = E01;(极大) 1 2
λ1
(k = 0,±1,⋅⋅⋅)
2）若入射光是单色光 λ2： ） 且：
δ2 =
2π
2 P ⊥ P：I2 = E02;(极大) 2 则： 1 P // P：I2 = 0;(消光) 1 2
偏振光干涉原理
偏振光干涉原理
偏振光干涉是一种利用偏振光产生干涉现象的技术，它广泛应用于光学领域，
包括激光干涉仪、偏振干涉仪、光栅干涉仪等。
在这篇文档中，我们将深入探讨偏振光干涉的原理及其在实际应用中的重要性。
偏振光是指在特定方向上振动的光波，它具有振动方向的特性。
光波的振动方
向可以分为水平方向和垂直方向，分别对应着s光和p光。
当偏振光遇到透明介质
表面时，会发生反射和折射现象，这时就会产生偏振光干涉。
偏振光干涉的原理可以用菲涅尔公式来解释。
菲涅尔公式描述了光波在介质表
面反射和折射时的振幅和相位变化。
当两束偏振光在介质表面发生反射和折射后再次相遇时，它们的振幅和相位会发生变化，从而产生干涉现象。
这种干涉现象可以通过干涉条纹来观察，干涉条纹的间距和对比度与入射光的偏振状态、介质的折射率以及入射角等因素有关。
偏振光干涉在实际应用中具有重要意义。
首先，它可以用于测量光学元件的表
面形貌和光学性能。
通过观察干涉条纹的变化，可以推断出光学元件的表面形貌和折射率等参数。
其次，偏振光干涉还可以用于制备光栅、光学薄膜和其他光学器件。
通过精确控制偏振光的振动方向和光程差，可以实现对光学器件的精密加工和调控。
此外，偏振光干涉还被广泛应用于光学成像、光学通信和光学传感等领域，为光学技术的发展提供了重要支持。
总之，偏振光干涉作为一种重要的光学技术，具有广泛的应用前景和重要的理
论意义。
通过深入理解偏振光干涉的原理和特性，我们可以更好地应用它于实际生产和科研中，推动光学技术的发展和进步。
希望本文对您对偏振光干涉有所帮助，谢谢阅读！。
光的干涉、衍射和偏振
光的干涉、衍射和偏振
1．光的干涉
(1)定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现亮条纹，某些区域相互减弱，出现暗条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔的现象．
(2)条件：两束光的频率相同、相位差恒定．
(3)双缝干涉图样特点：单色光照射时形成明暗相间的等间距的干涉条纹；白光照射时，中央为白色亮条纹，其余为彩色条纹．
2．光的衍射
发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显．
3．光的偏振
(1)自然光：包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同．
(2)偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光．
(3)偏振光的形成
①让自然光通过偏振片形成偏振光．
②让自然光在两种介质的界面发生反射和折射，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光．
(4)光的偏振现象说明光是一种横波．
第1页共1页。
光的偏振和光的干涉
光的偏振和光的干涉光的偏振是指在某一方向上振动的电磁波自然地变为在特定方向上振动的现象。
而光的干涉则指当两束或多束光束相互作用时，它们之间会形成干涉条纹的现象。
本文将深入探讨光的偏振和光的干涉的原理、应用和实验方法。
一、光的偏振1. 偏振的定义光是一种电磁波，其电矢量和磁矢量的振动方向决定了光的偏振态。
当光的电矢量沿特定方向振动时，称为偏振光。
光的偏振可以通过偏振片来实现，偏振片具有把非偏振光转为偏振光的作用。
2. 光的偏振状态光的偏振状态可以分为自然光、线偏振光和圆偏振光。
自然光是指无特定偏振方式的光，其电矢量在各个方向上都有振动。
线偏振光是指电矢量沿特定方向上振动的光。
圆偏振光则是指电矢量旋转形成螺旋状的光。
3. 光的偏振的产生和分析光的偏振可以通过偏振片、波片等装置产生和分析。
偏振片可以实现将自然光转为线偏振光，而波片可以将线偏振光转为圆偏振光或反之。
二、光的干涉1. 干涉现象的定义光的干涉是指两束或多束光束相互作用时，它们之间形成干涉条纹的现象。
光的干涉是波动性的体现，表明光具有波粒二象性。
2. 干涉的条件光的干涉需要满足相干光源和相干条件。
相干光源是指具有固定相位差、频率相同且具有确定相位关系的光源。
相干条件则是指光程差小于相干长度，以保证干涉产生。
3. 干涉的类型光的干涉可以分为两种主要类型：光的同态干涉和光的异态干涉。
同态干涉是指来自同一光源的光经过不同路径后发生的干涉，如菲涅尔双缝实验；异态干涉是指来自不同光源的光相互干涉，如牛顿环实验。
4. 干涉的应用光的干涉在科学研究和技术应用中有着广泛的应用。
例如在光学显微镜中，通过干涉现象可以提高显微镜的分辨率；在干涉仪中，利用干涉现象可以测量光的波长和折射率。
三、光的偏振与干涉的实验方法1. 光的偏振实验进行光的偏振实验时，我们可以使用偏振片来产生和分析偏振光。
首先，使用自然光源，如白炽灯，通过偏振片，可以使光变为线偏振光。
然后使用另一块偏振片来旋转光的偏振方向，并观察透过的光强是否改变，从而确定光的偏振状态。
5-9偏振光的干涉--干涉色(Interference colors)
d
00 45 00 450 00 450 00
0
450
00
上图中Ｃ为波片，Ｐ为偏振片． 上图中Ｃ为波片，Ｐ为偏振片．图下方的箭 ，Ｐ为偏振片 头标出了它们的透振方向或光轴方向． 头标出了它们的透振方向或光轴方向．
第一级里奥单级： 第一级里奥单级： P1 C P2 1
出射光强分布: 出射光强分布:
δ1 I1 ∝ (1+ cos δ1) = cos . 2 2π 2π δ1 = 1 = (no ne )d1, λ λ
π
I// 取极大 I// 取极小
▲ P1 和P2 的透振方向相互垂直
用单色光照射 d
P
θ
y x
P
E1
o
以z为轴 旋转波片， 改变y相 z 对于P1和 P2的方向
波片厚度 d 确定， 恒定（no-ne变化很小） π 3π θ = 0, , π , I⊥=0，取极小 2 2 极值条件 π 3π 5π θ= , , I⊥取极大 4 4 4
P2
光轴
′ ( n0 ne ) + π , 其他方向的会聚光线分解出的o光和 其他方向的会聚光线分解出的 光和e δ = 光和 λ0 在晶体中有不同的折射率， 光 ， 在晶体中有不同的折射率 ， 因而 2 πl ′ ( n 0 n e ) + π. 有不同的光程， 有不同的光程 ， 从而产生不同的相位 δ = λ 0 cos i2 当投影到Ｐ 上相干涉时， 差 ． 当投影到 Ｐ 2 上相干涉时 ， 会因相 位差的不同而产生不同的光强． 位差的不同而产生不同的光强．
= ( A2o + A2e ) 4 A2o A2e sin 2 sin θ sin α + cosθ cos α = cos(θ α ) 2 2 2 ′ = A1 [cos (α θ ) sin 2θ sin 2α sin ] 2
13.6 偏振光的干涉
偏振光的干涉* 一. 偏振光干涉装置d 晶片C偏振片P2偏振化方向单色自然光偏振片P1偏振化方向光轴方向二. 偏振光干涉的分析1. 振幅关系P 2 P 1 C A 1 A e A o A 2oA 2e α在P 2 后，两束光振动方向平行，振幅为： 1sin o A A α=1cos e A A α=21cos sin cos o o A A A ααα==⋅212sin sin cos e e oA A A A ααα==⋅=通过晶体C 后两束光合成为一束椭圆、圆或线偏振光通过P 2 后2. 相位关系P 2 P 1 C A 1 A e A o A 2o A 2eα 2c e o d n n πφλ∆=-2c e o d n n φφπππλ∆=∆+=-+—相消干涉 （若P 1、P 2夹角小于α，则无附加相差π） —相长干涉• 发生相长或相消干涉时，是线偏振光212,(1,2,)2e o k k d k n n λφπ-∆=→=⋅=-(21)e ok k d n n φπλ∆=+→=-P 2 P 1 C A 1 A e A o A 2o A 2e αd 晶片C α 偏振片P 2偏振化方向单色自然光 偏振片P 1 偏振化方向 光轴方向 若单色光入射，且d 不均匀，则屏上出现等厚干涉条纹。
亮纹 暗纹 212,(1,2,)2e o k k d k n n λφπ-∆=→=⋅=-2(21)2e o k k d n n λφπ∆=+→=-石英劈尖的偏振光干涉（等厚条纹）例: 计算各处光强 0I 012I 012I ?I =2222222cos o eo e I A A A A φ=++∆解: 同方向, 不同相位振动叠加 d晶片C α 偏振片P 2偏振化方向 单色自然光 偏振片P 1 偏振化方向 光轴方向212sin cos o eA A A αα=⋅=220cos sin (1cos )I I ααφ=+∆2c e o d n n πφφππλ∆=∆+=-+P 2 P 1C A 1A e A oA 2o A 2eα三. 色偏振白光入射，晶片d 均匀，不同波长对应不同相位差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。
光的偏振与光的干涉
光的偏振与光的干涉光是一种电磁波，它在传播过程中会发生偏振和干涉现象，这是光学领域中非常重要的概念。
了解光的偏振和光的干涉可以帮助我们更好地理解光的性质以及应用。
一、光的偏振光的偏振是指光的传播方向在一个特定平面上振动的现象。
正常的自然光是无偏振的，它的振动方向在空间中各个方向上都有。
然而，通过一些特殊材料的作用，我们可以将自然光中的振动方向限制在一个特定的平面上，这就产生了偏振光。
在光的偏振中，最常见的是线偏振光。
线偏振光的振动方向只在一个平面上，可以用矢量表示。
我们常用的偏振片就是通过选择性吸收或透过特定方向的振动而实现线偏振光的产生。
偏振片可以用于实验中的偏振器、太阳镜中的偏振片等。
二、光的干涉光的干涉是指两束或多束光波叠加在一起形成干涉图样的现象。
干涉可以是光波间的相长干涉，也可以是光波间的相消干涉，具体干涉图样与入射光波的相位关系有关。
1. 相长干涉相长干涉是指两束或多束光波在叠加时形成互相加强的现象。
当两束光波的相位差是整数倍的波长时，它们会彼此增强，在干涉图样中出现明亮的条纹。
著名的杨氏实验就是通过这种相长干涉现象解释光的波动性质。
2. 相消干涉相消干涉是指两束或多束光波在叠加时形成互相抵消的现象。
当两束光波的相位差是半整数倍的波长时，它们会彼此相互抵消，在干涉图样中出现暗淡或消失的条纹。
相消干涉常用于干涉仪器、薄膜干涉等实验和应用中。
三、光的偏振与干涉的关系光的偏振和干涉是相互关联的。
在光的干涉实验中，如果入射光是偏振光，那么它将影响干涉条纹的形成。
例如，在干涉仪中使用偏振片，可以改变干涉条纹的亮暗程度。
这是因为线偏振光的振动方向决定了光波相对于干涉元件的入射角，进而影响了光的干涉效应。
此外，在一些应用中，光的偏振和干涉也相互交织，形成了特殊的现象。
例如，通过调节入射光的偏振状态，可以在干涉仪中实现不同形式的干涉图样，这为干涉技术在光学测量和光学通信中的应用提供了便利。
结论光的偏振和光的干涉是光学中重要的概念。
偏振光干涉原理
偏振光干涉原理偏振光干涉是一种利用偏振光产生干涉现象的技术，它在光学领域具有重要的应用价值。
偏振光干涉原理是指当两束偏振方向不同的光波相遇时，由于其光学性质的差异，会产生干涉现象。
这种现象广泛应用于光学仪器、光学通信、光学传感等领域。
本文将介绍偏振光干涉的基本原理及其在实际应用中的重要性。
偏振光是指在某一方向上振动的光波，其振动方向与光波传播方向垂直。
偏振光可以通过偏振片来产生，偏振片可以选择性地吸收或透射特定方向的光波，从而产生偏振光。
当两束偏振方向不同的光波相遇时，它们之间会发生干涉现象。
这是因为偏振光具有一定的相位差，当两束光波相遇时，它们的相位差会导致光波的叠加效应，从而产生干涉条纹。
偏振光干涉原理的重要性在于它可以用来测量光波的相位差，进而实现光学仪器的精密测量。
例如，在干涉仪中，通过调节两束光波的偏振方向和相位差，可以实现对光波的干涉效应进行精确控制。
这种技术在光学仪器的制造和调试过程中具有重要的应用价值，可以提高仪器的测量精度和稳定性。
此外，偏振光干涉还被广泛应用于光学通信和光学传感领域。
在光学通信中，偏振光干涉可以用来实现光波的调制和解调，从而提高光信号的传输速率和稳定性。
在光学传感中，偏振光干涉可以用来实现对光波的敏感检测，从而实现对光学信号的高灵敏度检测。
总之，偏振光干涉原理是一种重要的光学技术，它在光学领域具有广泛的应用价值。
通过对偏振光的精密控制和测量，可以实现对光学信号的高效处理和检测，从而推动光学技术的发展和应用。
随着光学领域的不断发展，相信偏振光干涉技术将会在更多领域展现出其重要的作用。
偏振光的干涉
1、克尔效应 (The Kerr Effect) （1875年）
P
＋
P
自然光 1 线偏光
椭偏光
2 线偏光
－
线性
起偏器 A Kerr Cell
线性 起偏器
no ne 0kE2
no ne l 0klE2
2kl
U2 d2
克尔常数
二、克尔和泡克尔斯效应
克尔盒的应用： 可作为光开关（响应时间109s），
（3）什么波片使入射的线偏光出射的也是线偏光？
典型例题
[例1] 一厚度为0.01mm的方解石波片位于两通光轴平行的
线性起偏器之间，且光轴与通光轴之间的夹角为45o 。当
一束白光(λ= 400~760nm)入射到第一块起偏器时，什么
波长的光被此装置挡住？（假设对于白光中任意波长有no -ne = 0.172）。
Eo
1
Eo
2
C
Eo1 Asin
Ee1
P2 Ee2
Ee2 Ee1 sin Acos sin
Eo2 Eo1 cos Asin cos
2
no
ne d
波片产生的相位差
投影产生的相位差
E2
Ee22
Eo22
2Ee 2 Eo2
cos
4 A2
cos2
sin2
sin2
2
二、两偏振片通光方向正交的情况
拓展（一）：色偏振与偏光显微术
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。
典型例题
[例2] 一楔形的方解石波片位于两通光轴垂直的线 性起偏器之间，且光轴与通光轴之间的夹角为45o 。
光的偏振与干涉
光的偏振与干涉光的偏振与干涉是光学中的重要概念，对于理解光的性质和光学现象具有重要作用。
本文将从光的偏振和干涉的基本原理、光的偏振的分类、光的干涉现象和应用等方面进行探讨。
一、光的偏振和干涉的基本原理1. 光的偏振原理在光学中，偏振是指光波的振动方向受到限制，在某一方向上进行。
光的偏振现象是由于光波由许多个振动方向的波面叠加而成，而在某些介质或器件中，只允许某一特定方向的振动传播，从而使光变为偏振光。
光的偏振可以通过偏振片来实现，偏振片是通过特殊方法制备的，可以选择某一特定方向的振动方向通过。
当线偏振光通过偏振片时，只有与偏振片允许的方向垂直的振动方向能够透过偏振片，而与之平行的振动方向则被偏振片所吸收。
2. 光的干涉原理干涉是光波的一种重要现象，指的是两束相干光相互叠加而形成的光强分布和相位分布的结果。
干涉现象可以用于解释和研究一系列的光学现象，如干涉条纹、薄膜干涉等。
干涉现象是由于两束相干光的干涉叠加而产生的，相干光是指在空间和时间上保持一定关系的光束。
当两个相干光束相遇时，光的波峰和波谷会发生叠加干涉，形成干涉条纹，反映了光的波动性质。
二、光的偏振的分类光的偏振可以分为线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光三种类型。
1. 线偏振光线偏振光是指振动方向保持不变的偏振光。
线偏振光的振动方向可以分为水平偏振光、垂直偏振光以及其他方向的偏振光。
2. 圆偏振光圆偏振光是指振动方向以圆周方式变化的偏振光。
圆偏振光可以分为顺时针圆偏振光和逆时针圆偏振光。
3. 椭圆偏振光椭圆偏振光是指振动方向随时间变化的偏振光。
椭圆偏振光可以分为长轴方向固定的椭圆偏振光和长轴方向旋转的椭圆偏振光。
三、光的干涉现象和应用1. 干涉实验与干涉条纹干涉实验是研究光干涉现象的重要方法之一，常见的干涉实验有杨氏双缝干涉实验、杨氏单缝干涉实验等。
在干涉实验中，通过两束相干光的叠加产生干涉条纹，用于测量干涉条纹的间距和形状等参数，从而研究光的性质和波动规律。
光学中的光的偏振和干涉原理
光学中的光的偏振和干涉原理在物理学中，光学是一个关于光的传播、偏振和干涉等方面的研究领域。
在这个领域中，人们对光的性质进行了深入的研究，其中包括光的偏振和干涉原理。
一. 光的偏振光的偏振是指光波的振动方向。
光通常是以垂直于传播方向的各个方向振动的，这种光称为自然光。
但是，我们可以通过一些方法来限制光波只沿特定方向振动，这时就会出现偏振光波。
一个常见的方法是使用偏振片。
当自然光通过偏振片时，偏振片会阻止其中垂直于其特定方向的振动，只允许平行于其特定方向的振动通过。
这样，输出的光就会呈现出偏振的状态。
除了偏振片，光的偏振还可以通过其他方法实现。
例如，当光被反射或折射时，如果它们的入射角度等于特定角度，那么只有振动在平面内的光才会被反射或折射，而垂直于平面的光则不会被反射或折射，因此出现了偏振。
在光学应用中，偏振光有很多重要的用途。
例如，人们可以使用偏振片来减少在照片或视频中反光的情况，从而提高成像质量。
二. 干涉原理干涉是指两个或多个波的叠加产生的现象。
在光学中，干涉现象可以用来研究光波的性质、制造光学元件以及开展其他相关研究。
干涉可以分为两种类型：相干干涉和非相干干涉。
相干干涉是指两个或多个波的相位差为常数的干涉。
相位差可以通过改变波长、路径差、入射角度等因素来调整。
非相干干涉是指两个或多个波的相位差不是常数的干涉。
这种干涉是由于不同位置、时间或频率的波不断随机地相遇所产生的。
在相干干涉中，两个波的相遇会产生干涉条纹。
这些干涉条纹通常是亮暗相间的，与光波叠加时波峰和波谷的位置有关。
人们可以使用干涉现象来制造一些光学元件，例如干涉仪、反射镜和衍射光栅等。
这些元件是光学传感器和其他相关技术中的重要组成部分。
干涉现象也被广泛应用于显微镜、光谱仪和激光干涉计等领域。
总之，光的偏振和干涉原理是光学中的两个重要方面。
了解这些原理可以为光学应用的研究和设计提供深入的洞察和认识。
随着技术的不断发展和应用需求的不断提高，人们对光学原理的研究也会越来越广泛和深入。
偏振光的干涉
32
利用偏振光干涉看到的结冰过程
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 观察出射光强变化 将5种偏振态分成3组 • 线偏振光
A
•自然光 圆偏振光
•部分偏振光 椭圆偏振光
37
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
2
no ne d
2
11
相位差
Δ 2π
no ne d π
A1
A1o
y (P)
O.A.
A1e
A2e x(A)
A2o
• 合成结果
A A A 2 A2e A2o cos Δ
2 2e 2 2o
A2e A2o A1 cos sin
12
讨论 1) 典型装置
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
kU Δ k ne no l 2π l 。 相位差为： d 2π
2
当 Δk 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
2.泡克尔斯效应(一次电光效应)
P1 K
四、磁致旋光
磁致旋光物质
水 二硫化碳 食盐 乙醇 都是磁致旋光 物质
4 5 1 1
B
l
旋转的角度
V l B
V — 费德尔常量 V ~ 10 10 m T
对自然旋光物质 振动面的左旋或右旋
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
= = 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