光的偏振2007

null 第五章 光的偏振 第五章 光的偏振 张永梅 youngmeizhang@163.com TEL: 52075675null§5-1 自然光和偏振光光波是电磁波，电磁波中起光作用的是电场矢量(光矢量)偏振态：光矢量的振动状态五种偏振态：自然光，线偏振光, 部分偏振光, 椭圆偏振光, 圆偏振光null1.自然光 在垂直于光传播方向的平面内，沿各个方向都有光振动，且各个方向光矢量的振幅相等的光 2.线偏振光 光矢量只沿一个固定方向振动的光(又称平面偏振光)振动面光矢量null机械横波与纵波的区别机械波穿过狭缝只有横波有偏振现象 而纵波无偏振问如何检验光的横波性呢？---用偏振片检验 null形象说明偏振片的原理通光方向null3.部分偏振光在垂直于光传播方向的平面内，各方向都有光振动，但振幅不等的光nullIo— 总光强 IP — 偏振光的光强 In— 自然光的光强IP = 0 P = 0 —— 自然光 In = 0 P = 1 —— 线偏振光偏振度 在垂直于光的传播方向的平面内，光矢量以一定的频率旋转。矢量端点轨迹为椭圆时称其为椭圆偏振光，轨迹为圆时称其为圆偏振光4.圆偏振光和椭圆偏振光 §5-2 起偏与检偏 马吕斯定律一.起偏与检偏 偏振片：吸收某方向光振动，而与其垂直方向的光振动能通过的装置偏振化方向：能通过光振动的方向null利用偏振片检验光线的偏振化程度，称为检偏自然光通过偏振片后变为线偏振光，称为起偏起偏检偏null.....检偏器自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光null.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变null.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变null.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变null.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变null.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变null.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变null.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化null.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化null.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化null.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化null.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化null.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化null.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化两偏振片的偏振化方向相互垂直 光强为零null如果入射线偏振光的光强为I1，通过检偏器的透射光的光强为：：线偏振光振动方向与检偏器偏振化方向之间的夹角二.马吕斯定律null----马吕斯定律 a =0或a =1800时, I2=I1光强最强讨论：a=900或a=2700时, I2=0光强最弱null[例1]两平行放置的偏振片, 偏振化方向成300角,自然光垂直入射后, 透射光与入射光的强度之比为多少? (分别讨论无吸收和10%的吸收的情况)解：无吸收时根据马吕斯定律null10%吸收时null[例2]如图, P1、P2为两块偏振片，现以强度为I1的自然光和强度为I2的线偏振光同时垂直入射于P1，在E处观察通过P1和P2后的光强。(1)P1任意放置后不动, 将P2以光线方向为轴转动一周, 计算并讨论这时在E处所观察到的光强变化情况； (2)要在E处得到最大光强, 应如何实现?null解：设P1、P2的偏振化方向夹角为入射线偏振光振动方向与P1的偏振化方向夹角为对自然光：null线偏振光：因I1’’和I2’’是非相干光即在E处观察到的光强随P1的转动而周期性变化null在E处得到最大光强，须同时满足则null四、偏振光的应用 光的偏振在科学技术及工业生产中有着广泛的应用。比如在机械工业中，利用偏振光的干涉来机件内部应力分布情况，这就是光测弹性力学的课题。在化工厂里，我们可以利用偏振光测量溶液的浓度。偏光干涉仪、偏光显微镜在生物学、医学、地质学等方面有着重要的应用。在航海、航空方面则制出了偏光天文罗盘。 下面介绍几种日常生活中应用偏振光的实例：下面介绍几种日常生活中应用偏振光的实例：1、汽车车灯 汽车夜间在公路上行驶与对面的车辆相遇时，为了避免双方车灯的眩目，司机都关闭大灯，只开小灯，放慢车速，以免发生车祸。如驾驶室的前窗玻璃和车灯的玻璃罩都装有偏振片，而且规定它们的偏振化方向都沿同一方向并与水平面成45度角，那么，司机从前窗只能看到自已的车灯发出的光，而看不到对面车灯的光，这样，汽车在夜间行驶时，既不要熄灯，也不要减速，可以保证安全行车。 另外，在阳光充足的白天驾驶汽车，从路面或周围建筑物的玻璃上反射过来的耀眼的阳光，常会使眼睛睁不开。由于光是横波，所以这些强烈的来自上空的散射光基本上是水平方向振动的。因此，只需带一副只能透射竖直方向偏振光的偏振太阳镜便可挡住部分的散射光。 null 2、观看立体电影 在拍摄立体电影时，用两个摄影机，两个摄影机的镜头相当于人的两只眼睛，它们同时分别拍下同一物体的两个画像，放映时把两个画像同时映在银幕上。如果设法使观众的一只眼睛只能看到其中一个画面，就可以使观众得到立体感。为此，在放映时，两个放像机每个放像机镜头上放一个偏振片，两个偏振片的偏振化方向相互垂直，观众戴上用偏振片做成的眼镜，左眼偏振片的偏振化方向与左面放像机上的偏振化方向相同，右眼偏振片的偏振化方向与右面放像机上的偏振化方向相同，这样，银幕上的两个画面分别通过两只眼睛观察，在人的脑海中就形成立体化的影像了。 null偏光镜头 立体电影null3、生物的生理机能与偏振光 人的眼睛对光的偏振状态是不能分辨的，但某些昆虫的眼睛对偏振却很敏感。比如蜜蜂有五只眼：三只单眼、两只复眼，每个复眼包含有6300个小眼，这些小眼能根据太阳的偏光确定太阳的方位，然后以太阳为定向标来判断方向，所以蜜蜂可以准确无误地把它的同类引到它所找到的花丛。 再如在沙漠中，如果不带罗盘，人是会迷路的，但是沙漠中有一种蚂蚁，它能利用天空中的紫外偏光导航，因而不会迷路。 §5-3 反射和折射时光的偏振一、 菲涅耳公式（Fresnel formula）二 反射光的偏振态二 反射光的偏振态入射光是自然光，Ap1=As1。1 入射角i1=0或90度，反射光仍然是自然光； 2 入射角i1为任意角度，反射光是部分偏振光； null偏振度null3 Brewster Law如果反射光为振动方向垂直于入射面的线偏振光----布儒斯特定律null若 n1 =1.00 (空气)，n2 =1.50 (玻璃)，则：                                                                                                                                                                                                                        null三 折射光的偏振态1 自然光以任意角度入射时，折射光是部分偏振光。Ap1=As1Ap2As22 自然光以Brewster角入射时，折射光仍然是部分偏振光。nullnull例题：画出下列图中的反射光、折射光以及它们的偏振状态。 让自然光通过玻璃片堆，可使折射光的偏振化程度增加。玻璃片足够多时，可使折射光为完全偏振光反射光光强较弱，折射光较强折射光再经过另一个界面的反射和折射，透射光仍然是部分偏振光。null. 在拍摄玻璃窗内的物体时， 去掉反射光的干扰未装偏振片装偏振片null这张照片拍摄时没有加偏振滤镜，玻璃面上的反射光现象很明显。此照片拍摄时相机指向与玻璃大约成45度角。 null这张照片是加上偏振滤镜后拍摄的。相机指向与玻璃仍然是45度角左右。可以看出，虽然偏振滤镜消去了大部分的反射光，但是仍然有一部分反射光存在。这是因为在45度角离布儒斯特角甚远，玻璃面上的反射光是部分偏振光，偏振滤镜无法把这样的反射光全部滤去。 null这张照片拍摄时调整了相机的位置，使相机与玻璃面的夹角大约在55度，基本上等于布儒斯特角。从玻璃面上反射光是线偏振光，用偏振滤镜可以把反射光几乎全部滤去。从这几张照片中可以看出，只有在布儒斯特角入射的光线，其反射光才会是线偏振的。nullnull（C） 用偏光镜消除了反射偏振光 使玻璃门内的人物清晰可见（A） 玻璃门表面的反光很强（B） 用偏光镜减弱了反射偏振光橱窗null2.外腔式激光管加装布儒斯特窗 减少反射损失。假如封闭管子两端的玻璃窗口是垂直于管轴线 的玻璃片，那么自然光每经过一个窗口表面就 有大约4%的反射损失(96%透入)。光在M1 M2 之间每个单程要4次穿过窗口表面。这样，光来 回反射时，反射损耗太大就不能形成激光。 1.测量不透明介质的折射率 应用：null[例3]将一介质平板放在水中, 板面与水平面的夹角为，如图。已知折射率n水=1.333，n介质=1.681，要使水面和介质面反射光均为线偏振光, 求解：如图所示根据布儒斯特定律null又null§5-4 光的双折射一、双折射现象null寻常光线和非常光线null不服从折射定律指的是： 1. 折射光线一般不在入射面内； 2. 入射角的正弦与折射角正弦之比不是常量，即折射率和入射光线的方向有关。返回结束null物理原因：不同的传播速度寻常光线在晶体中各方向上传播速度相同 非常光线传播速度随方向改变而改变null光光 当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转双 折 射纸面方解石 晶体返回结束null光光双 折 射纸面方解石 晶体 当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转双 折 射纸面方解石 晶体返回结束null光光 当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转双 折 射纸面方解石 晶体返回结束null光光 当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转双 折 射纸面方解石 晶体返回结束null光光 当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转双 折 射纸面方解石 晶体返回结束null光光 当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转双 折 射纸面方解石 晶体返回结束null光光 当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转双 折 射纸面方解石 晶体返回结束null光光 当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转双 折 射纸面方解石 晶体返回结束null光光 当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转双 折 射纸面方解石 晶体返回结束null光光 当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转双 折 射纸面方解石 晶体返回结束null光光 当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转双 折 射纸面方解石 晶体返回结束null光光 当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转双 折 射纸面方解石 晶体返回结束null光光 当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转双 折 射纸面方解石 晶体返回结束null光光 当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转双 折 射纸面方解石 晶体返回结束null光光 当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转双 折 射纸面方解石 晶体返回结束null光光 当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转双 折 射纸面方解石 晶体返回结束null光光 当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转双 折 射纸面方解石 晶体返回结束null光光 当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转双 折 射纸面方解石 晶体返回结束null光光 当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转双 折 射纸面方解石 晶体返回结束null光光 当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转双 折 射纸面方解石 晶体返回结束null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。二、光轴、主平面null单轴晶体：只有一个光轴（方解石、石英）双轴晶体：有两个光轴（云母、硫磺）主平面：晶体中的光线与光轴所组成的平面 o 光、e 光都有各自的主平面。o光的振动方向与它的主平面垂直，e光的振动方向与它的主平面平行。主截面：光轴和晶体表面法线组成的平面。是与晶体相关的，与光线无关。null当入射光位于晶体的主截面内时（即入射面就是晶体的主截面）， o光、e光以及它们的主平面都在入射面内（两光的主平面与入射面重合）。此时， o光和e光的光矢量振动方向互相垂直。null结论：寻常光线和非常光线都是完全偏振光。 关键点：如何判断主平面? null三 o光和e光的相对光强三 o光和e光的相对光强自然光入射的情况下，o光和e光的振幅相等；线偏振光入射时，o光和e光的振幅不一定相等，随着晶体方向的改变，它们的振幅也发生变化。 如图所示，OO’表示晶体的主截面与纸面的交线，AA’表示垂直入射的线偏振光的振动面与纸面的交线，θ为振动面与主截面的夹角，o光的振动面垂直于主截面，e光的振动面平行于主截面，则o光和e光的振幅分别为： null同时考虑到o光和e光的折射率不同，因此，在晶体中的o光和e光强度分别为：相对光强光从晶体透射出来后，不再有o光和e光之分，但仍是两束光。强度之比为null当晶体绕入射光方向旋转时，两束光的相对光强不断变化o光强度最大e光完全消失o光完全消失e光强度最大扩大入射光束使两束光相互重叠，由于无论晶体怎样转动，重叠部分光强度不变§5-5 光在晶体中的传播§5-5 光在晶体中的传播　　一. 双折射现象的解释原因:o光在晶体内的速度是各向同性的,而e光却是各向异性的 o光：子波波面为球形面. e光：子波波面为椭球面null正晶体负晶体null1 平行光倾斜入射，光轴在入射面内， 光轴与晶体表面斜交光轴AFEeO•eO•如果光轴不在入射面内，球面和椭球面相切的点， 就不会在入射面内，则 O光、e 光振动方向并不 相互垂直。二．晶体的惠更斯作图法null（1）过A点做边缘光线的垂线 ， （2）以A为中心、 为半径做 光圆形波面（3）以A为中心、 和 为相应半轴 做 光椭圆形波面（4）过 点做圆与椭圆波面的切线， 切点分别为 和（5）连接A 两点，即为 光的折射线。（6）连接A 两点，即为 光的折射线。null2 平行光垂直入射，光轴在入射面内， 光轴与晶体表面斜交光轴AEO•eBF’E’•F出射两束偏振方向相互垂直的线偏光null3 平行光垂直入射，光轴在入射面内， 光轴垂直于晶体表面。光轴AE•eBE’•OF’F 出射光沿同方向传播，具有相互垂直的偏振方向，传播速度相同，不产生折射现象。null4 平行光垂直入射，光轴在入射面内， 光轴平行晶体表面光轴AE•eBF’E’•FO 出射光沿同方向传播，具有相互垂直的偏振方向，但传播速度不相同，产生了双折射现象。光线透过该厚度为d的晶体后， O光、e 光的光程差为：null§5-6 晶体偏振器件§5-6 晶体偏振器件null双折射晶体中o光和e光的特点：两束光都是线偏振光两束光的传播速度不同双折射棱镜，获得两束线偏振光波片，改变入射光的偏振态null1 Wollaston棱镜两块直角方解石,光轴相互垂直，如图：两棱镜分界面处折射方解石是负晶体两列平面偏振光出射角度不同，在空间分开null2、Rochon棱镜 由两块冰洲石的直角三棱镜粘合而成 两棱镜的光轴相互垂直 入射光沿着第一棱镜的光轴方向 第一镜中无双折射，只有o光；第二镜中有双折射e光o光null710尼科耳棱镜的制作过程返回结束3 Nicol棱镜null680尼科耳棱镜的制作过程返回结束null尼科耳棱镜的制作过程680返回结束null尼科耳棱镜的制作过程680返回结束null尼科耳棱镜的制作过程680返回结束null尼科耳棱镜的制作过程680涂上加拿大树胶返回结束null680尼科耳棱镜的制作过程返回结束null原理：把自然光分成寻常光和非寻常光，然后利用全反射把寻常光反射到棱镜侧壁上，只让非寻常光通过，从而获得一束振动方向固定的线偏振光。对于o光产生全反射对于e光可以透过，则获得偏振光。加工后将两块方解石用加拿大胶粘合起来，null尼可耳棱镜可以用作起偏器与检偏器。尼克尔棱镜比较贵。多用于高级光学实验。null[例]单色线偏振光垂直入射方解石晶体，其振动方向与主截面成300角，两折射光再经过置于方解石后的尼科尔棱镜，其主截面与原入射光的振动方向成500，求两条光线的相对强度。§5-7 椭圆和圆偏振光 波片§5-7 椭圆和圆偏振光 波片一 圆和椭圆偏振光的描述设有两列频率相同、振动方向相同、且沿同一方向传播的线偏振光，合成波的表达式为：null光矢量端点的轨迹方程为：null（1） Δφ=0或±2π的整数倍：直线方程（一、三象限的对角线）（2） Δφ=±2π的半整数倍：例Δφ=π直线方程（二、四象限的对角线）nullnull（3） Δφ=±π/2及其奇数倍：例Δφ=π/2椭圆方程，主轴与坐标轴重合若Ax=Ay，则电矢量E的矢端轨迹为圆—圆偏振光[例] 线偏振光正入射到1/4波片上，振动方向和光轴方向成45°角，则o光和e光等振幅Ax=Ay，Δφ=π/2，出射光为圆偏振光。null如果各向异性介质的厚度正好使O光与E光在射出介质时的相位差为90度，即二分之一π时，两种光合成时就是一种光矢量（偏振面）沿着圆周转动的特殊偏振光。这种偏振面不断地在转动的偏振光就是圆偏振光。（如下图，红点表示O光与E光，请注意，此时O光与E光有90度的位相差。红色箭头就是转动着的合成光矢量。） null（4） 0<Δφ<π/2：一般椭圆方程null迎着光的传播方向观察（同一场点）：电矢量端点沿顺时针旋转——右旋偏振光 电矢量端点沿逆时针旋转——左旋偏振光null在光的传播方向上（同一时刻）电矢量的相对取向与传播方向之间构成右手螺旋——右旋偏振光 电矢量的相对取向与传播方向之间构成左手螺旋——左旋偏振光　　二.椭圆偏振光和圆偏振光的获得o光和e光同频率、振动方向垂直，但无固定的位相差o光和e光由同一光矢量分解而得，在传播方向任一点它们有固定的位相差null穿过d厚度后，o光和e光的光程差为波片： 光轴与表面平行的单轴晶体。 线偏振光垂直入射时，o光和e光沿同一方向传播。null当D =kp 时，轨迹为一条直线。此时椭圆偏振光退化为线偏振光 当D kp 时，轨迹为一椭圆位相差为讨论：当D = kp +p/2时，轨迹为正椭圆偏振光；若Ae=Ao,轨迹为圆偏振光,此时q =450 二 四分之一波片四分之一波片(l/4波片): 晶体厚度恰能使o光和e光光程差为l/4的晶片即null线偏振光通过l/4波片后将变为椭圆(圆)偏振光讨论：圆偏振光或主轴与波片光轴平行的正椭圆偏振光通过l/4波片后可变为线偏振光null 三 二分之一波片二分之一波片(l/2波片): 晶体厚度恰能使o光和e光光程差为l/2的晶片即： 线偏振光通过l/2波片后仍为线偏振光，但振动方向与原振动方向相比转过2q 角讨论：null圆偏振光通过l/2波片后仍为圆偏振光，但转动方向与原来的相反null 四 偏振光的检验第一步：让光通过检偏器,并让检偏器旋转一周，则线偏振光:两次光强最大,两次为零;部分偏振光和椭圆偏振光：两次光强最大,两次最小,但不为零;自然光和圆偏振光：光强始终不变. 第二步：区别自然光与圆偏振光， 部分偏振光与椭圆偏振光圆偏振光和椭圆偏振光：由两个有确定位相差的相互垂直的光振动合成而成自然光和部分偏振光：不同振动面上的光振动彼此独立，即两个相互垂直的振动之间没有恒定的位相差 基本方法：在检偏器前加一块l/4波片区别自然光和圆偏振光: 区别部分偏振光和椭圆偏振光:l/4波片的光轴方向平行于椭圆偏振光的长轴或短轴,经l/4波片后椭圆偏振光变为线偏振光，可根据光强的变化进行区别nullnull例：线偏振光垂直入射到一块光轴平行于表面的方解石晶片上，　光的振动面和晶片的主截面成30°． １　试问透射出来的两束线偏振光的相对光强为多少？ ２　用钠光时，若要产生90°的相位差，晶片的厚度应为多少？ =589.3nm,no=1.658,ne=1.486null解：§5-8 偏振光的干涉§5-8 偏振光的干涉null一.偏振光干涉原理1)当晶片厚度均匀时，单色光入射，屏上照度均匀；转动任一元件，屏上强度将会变化2)当白光入射时，屏上出现彩色；转动任一元件，屏上颜色发生变化null经波片： o光和e光的位相差为----振动方向垂直，位相差固定振幅为null经检偏器：o光和e光都沿检偏器的偏振化方向振动，但振幅矢量方向相反(附加位相差)----满足相干条件振幅为：null两束光的合强度：两相干偏振光总的位相差为nullP1//p2, =，’=, nullP1p2, +=/2，’=+, nullnull用白光照射时，仍有   常量，且出现彩色。 互补色：任何两种彩色如果 混合起来能够成为白色， 则其中一种称为另一种 的互补色。 红+青 、 蓝+黄 、 绿+紫、 天空蔚蓝色 + 朝阳桔红null显色偏振：偏振光干涉时出现彩色的现象 — —是检验双折射极为灵敏的方法.偏光显微镜就是根据显色偏振的原理制成的（医药、化工、金相学、矿物学）.null 例:两个偏振片的透振方向夹角为60,将一块楔角 的石英尖劈置于两偏振片之间,其光轴与两偏振片透振方向均成30角,用一波长 平行钠黄光照明.已知石英的主折射率 试求干涉条纹间距以及条纹可见度.xnull出射的垂直振动偏振光间的位相差干涉相消,出现暗纹 null,即在劈尖顶点为零级暗纹.条纹间距null偏振光干涉的强度分布 暗纹亮纹null什么情况下条纹可见度=1？若P1//p2, = ，’=, 当==/4， ’==(2k+1), 条纹可见度为1.P1p2, +=/2，’=+, ’=+=(2k+1), =k, 条纹可见度为1.null[例]两尼科尔棱镜主截面夹角600 ，中间插入一块水晶的1/4波片，其主截面平分上述夹角，强度为I0的自然光入射，问：1.通过1/4波片后光的偏振态；2.通过第二尼科尔棱镜后的光强。=±/2， 正椭圆偏振光null二.人工双折射二.人工双折射各向同性非晶体在人为条件下，变为各向异性而产生的双折射现象null1.光弹性效应在机械力作用下玻璃或塑料的折射率之差 随位置变化产生的双折射现象实验表明：k：比例系数，p：压强null即 `随 p的变化而变化，材料内部胁强不均匀时将出现干涉条纹nullnull2）光测弹性的应用显示物体内部应力分布用于设计机械工件、桥梁和水坝等预报矿井冒顶、地震等事故。特点：应力越集中，各向异性越强，干涉条纹越细密或色彩变化越大。 2.克尔效应(Kerr Effect, 1875年)在强电场作用下产生的双折射现象克尔盒实验表明：k：克尔系数，E：电场强度， 0：光在真空中的波长null经极板后两光的光程差为即电压变化时 变化，从而使透过P2的光强随之变化----可制作为“光开关”null1893年，泡克耳斯(C.A.Pockels)发现一次电光效应(线性电光效应) 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nullno— 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null3．单轴晶体会聚偏振光的干涉光线倾角变化的影响装置和光路：null干涉图样：单轴晶体干涉图样双轴晶体干涉图样null原理： （j = 0, ±1, ±2, …)null例1 厚为0.025mm的方解石晶片,其表面平行于光轴,置于正交尼科耳棱镜之间,晶片的主截面与它们成45角.试问: (1)在可见光范围内,哪些波长不能通过? (2)若转动第二个尼科耳棱镜,使其主截面与第一个尼科耳棱镜相平行,哪些波长不能通过? null解 (1)这是一个由偏振光干涉引起的显色问题.因为 随波长的变化很小,可以不考虑其色散.当N1N2时,两个分振动的位相差为时,两分振动干涉相消 钠黄光通过此晶片后,o光和e光的光程差为 null(2)若使N1//N2二分振动满足相消 §5-9 旋光效应§5-9 旋光效应一、旋光现象在许多晶体和某些液体中，沿光轴传播的直线偏振光，它的振动面会发生旋转，这种现象称为旋光现象；这种性质称为旋光性；具有这种性质的物质称为旋光物质null实验证明：一定波长的线偏振光通过旋光物质时，光矢量的振动面旋转的角度θ与光在该物质中通过的距离d成正比比例系数α为该物质的旋光系数或旋光本领null对于具有旋光性的溶液，其旋转角还和溶液的浓度有关.不同波长的光，旋转角度是不同的；白光照射时，屏上能观察到色彩的变化，这种现象称为旋光色彩.按振动面旋转的方向，旋光物质可分为对着光线观察，顺时针旋转—右旋物质（如葡萄糖溶液）逆时针旋转的物质—左旋物质（如果糖溶液）null二、旋光性的解释菲涅尔假设：沿晶体光轴方向传播的直线偏振光可看作是由两个同频率旋向相反的圆偏振光组成；在旋光晶体中，这两个圆偏振光有不同的传播速度null线偏振光通过右旋石英晶体的情况z=0处z=d处nullvL、vR分别代表左、右旋圆偏振光的传播速度null讨论：—出射光仍为线偏振光右旋石英晶体—振动面向右旋转角度左旋石英晶体—振动面向左旋转角度null三、菲涅尔假设的实验证明----证明两圆偏振光的存在左旋物质：nR>nL右旋物质：nR