双折射

第五版
11-12 双折射
2
(n0
ne )d
=
2k (2k 1)
相长 相消
第十一章 光学
物理学
第五版
11-12 双折射
偏振光干涉小结：
1 均匀玻片 单色光，光强随玻片转动而 变化；白光，颜色变化。
2 非均匀玻片 单色光，屏幕上出现干涉 条纹；白光，屏幕上出现彩色条纹。
3 透明塑料代替玻片 屏幕上出现彩色图 案，且随应力而变。
,π 2
李萨如图
1 m 2 n
测量振动频率 和相位的方法
第十一章 光学
物理学
第五版
实验装置
11-12 双折射
第十一章 光学
物理学
第五版
11-12 双折射
自然光入射晶片，出射光仍为自然光。那
么线偏振光入射晶片，出射光为何？
线偏振光
i=0
A 光轴
oe
B
o光波面
d
e光波面
oe
光轴
Ee E
E0
第十一章 光学
o e
第十一章 光学
oe
oe
物理学
第五版
波晶片 移相器件
11-12 双折射
第十一章 光学
物理学
第五版
11-12 双折射
1/4玻片 L ,
4
2
1/2玻片
L ,
2
第十一章 光学
物理学
第五版
四 圆和椭圆偏振光的获得
11-12 双折射
两个相互垂直的同频率 x A1 cos(t 1)
(no ne )d
k
PA
1
Ae A2
Ao AP
12
第十一章 光学
物理学
第五版
11-12 双折射
第十一章 光学
39
cos(2
1 )
sin2 (2 1)
y
2） 2 1 π
y A2 x A1
3）2 1 π 2
x A2
o A1
x2 A12
y2 A22
1
x A1 cost
y
A2
cos(t
π) 2
第十一章 光学
A2 y
o A1 x
物理学
第五版
用 旋 转 矢 量 描 绘 振 动 合 成 图
11-12 双折射
双轴晶体：有两个光轴的晶 体。
11-12 双折射
102 A 光轴 102 102
78 78 78
B 光轴
第十一章 光学
物理学
11-12 双折射
第五版
主截面（principal section of crystal) 当光在一晶体表面
入射时，此表面的法线与光轴所成的平面.
主平面(principal plane of crystal) 光线与光轴构成的平面。
尼科耳棱镜可用于起偏和检偏
0
90
第十一章 光学
物理学
第五版
沃拉斯顿棱镜
11-12 双折射
第十一章 光学
物理学
第五版
洛匈棱镜
11-12 双折射
第十一章 光学
物理学
第五版
11-12 双折射
三 惠更斯原理作双折射图 波晶片
光轴 O光波阵面
光轴 O光波阵面
ve
ve
vO
vO
e 光波阵面
负晶体 O光各项同性，e光各项异性
解：画出装置示意图和矢量图
P1
P2
第十一章 光学
物理学
第五版
11-12 双折射
自然光通P1后为线偏振光，光振幅为A（方 向平行于主截面），垂直入射到晶片后分为
两束光（o,e）振幅分别为
Ae Acos A0 Asin
这两束光经 P2 后，透出 的光振动，振幅分别为
A2
A1 A0 cos Asin cos A2 Ae sin Asin cos
第十一章 光学
物理学
第五版
两
相
互 垂 直 同 频 率 不 同 相
简 谐 运 动 的 合 成 图
位
差
11-12 双折射
第十一章 光学
物理学
第五版
11-12 双折射
两相互垂直不同频率的简谐运动的合成
x A1 cos(1t 1)
y A2 cos(2t 2 )
1 0
2
0, π 8
,π 4
, 3π 8
ne
c ve
ne
为主折射 率
ve
若vo ve ,即nΟ ne为正晶体
vO
e 光波阵面
若vo ve ,即nΟ ne为负晶体

第十一章 光学
物理学
第五版
方解石晶体
光轴 在方解石这类晶体中
存在一个特殊的方向，当光
线沿这一方向传播时不发生
双折射现象 . 称这一方向为
晶体的光轴. 单轴晶体：只有一个光轴的 晶体。
但当入射面是主截面时，e光和o光的主
平面、主截面与入射面三面共面。
第十一章 光学
7
物理学
第五版
11-12 双折射
二 偏振棱镜 尼科耳棱镜 沃拉斯顿棱镜 洛匈棱镜
90 A 48
68
B
加拿大树胶 D
e光
O光
C
no 1.658
ne 1.486
第十一章 光学
n胶 1.55
物理学
第五版
11-12 双折射
简谐运动的合成
y A2 cos(t 2 )
质点运动轨迹 （椭圆方程）
x2 A12
y2 A22
2xy A1 A2
cos(2
1 )
sin2 (2
A2 y
1 )
讨论 1）2 1 0 或 2π
y A2 x A1
ox
A1
第十一章 光学
物理学
第五版
11-12 双折射
x2 A12
y2 A22
2xy A1 A2
PA
1
Ae A2
AoN2 AP
12
第十一章 光学
物理学
第五版
且两束光的相位差为
11-12 双折射
2
(n0
ne )d
若 (2k 1) 干涉相消，
当k=10,……16,17共8个值， 对应波长为688nm， 625nm,573nm,529nm,491 nm, 459nm,430nm,405nm 这些光因干涉相消而不能通 过该装置。
物理学
第五版
11-12 双折射
光轴 第十一章 光学
物理学
第五版
11-12 双折射
光轴
以线偏振光入射，出射光为
1/4玻片 L , , 45o
4
2
1/2玻片 L ,
2
圆偏振光 线偏振光
其他
椭圆偏振光
第十一章 光学
物理学
第五版
11-12 双折射
圆偏振光和椭圆偏振光的检验
A 用偏振片检验是否偏振光 B 鉴别自然光和圆偏振光 C 鉴别椭圆偏振光和部分偏振光
入射面(incident plane) 光线与界面法线所构成的平面。
o 光的振动垂直主平面； e光的振动平行于主平面，两个主平 面 一般不共面，
光轴
109 0
710
光轴
1090
710
第十一章 光学
e光
o光
物理学
第五版
11-12 双折射
主平面 主截面 入射面
光轴
法线
入射光线
90 A
48
D
e光
68
B
O光 C
第十一章 光学
e 光波阵面
正晶体
物理学
第五版
光轴 o 光波阵面
ve
(a)
vo
e 光波阵面
11-12 双折射
入射光(i =0)
A
B
光轴
(c) e, o
波面重合
e, o
第十一章 光学
物理学
第五版
11-12 双折射
第十一章 光学
物理学
第五版
11-12 双折射
第十一章 光学
物理学
第五版
11-12 双折射
物理学
第五版
11-12 双折射
一 双折射的寻常光和非寻常光
折射定律
i
双折射现象
方解石晶体
n
玻璃
sin i n 恒量
sin
波 动动光光学学
第十一章 光学
1
物理学
第五版
11-12 双折射
光通过双折射晶体
第十一章 光学
物理学
第五版
11-12 双折射
寻常光线（o光）(ordinary rays)
服从折射定律的光线 非常光线（e光）(extraordinray rays)
不服从折射定律的光线 （一般情况，非常光线不在入射面内）
实验证明： O 光和 e 光均为偏振光.
A
B
o
e D
C
oe
第十一章 光学
物理学
第五版
11-12 双折射
产生双折射的原因
寻常光线 在晶体中
各方向上传播速度相同.
nΟ
c vΟ
常量
非常光线 晶体中各
光轴 O光波阵面
方向上传播速度不同,随
方向改变而改变.
第十一章 光学
物理学
第五版
11-12 双折射
五 偏振光干涉：分振动面干涉
第十一章 光学
物理学
第五版
均匀晶片
11-12 双折射
第十一章 光学
物理学
第五版
11-12 双折射
2
(n0
ne )d
=
2k (2k 1)
相长 相消
第十一章 光学
物理学
第五版
非均匀晶片
11-12 双折射
？
第十一章 光学
物理学
第十一章 光学
物理学
第五版
11-12 双折射
第十一章 光学
35
物理学
第五版
11-12 双折射
一厚度为0.04mm的波晶片，其光轴平行于表面，
将其插入两主截面相互垂直的尼科耳棱镜之间，
使光轴与第一尼科耳镜主截面成 角，试求哪些
波长的可见光不能通过这一装置。
(no=1.6584,ne=1.4864)