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《第13章 光的偏振和晶體光學(xué)基礎(chǔ)new》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第十三章第十三章第十三章光的偏振和光的偏振和光的偏振和晶體光學(xué)基礎(chǔ)晶體光學(xué)基礎(chǔ)1主要內(nèi)容一、偏振光的概念及偏振光的產(chǎn)生二、光在晶體中傳播的主要特性三、光在晶體表面的折射和反射四、典型的偏振器件及偏振的矩陣表示五、偏振光干涉六、偏振光的變換和測定2第一節(jié)偏振光概述一、偏振光與自然光光的橫波性：振動方向總是垂直于傳播方向。光波的三個特征參量：ω，k，電矢量的振動方向E=Etcos(ω?kz)x0E=0yE=0zH=0xHH=cos(ωtk?z)y0H=0z31、偏振光!!hh!Eai!=exp[kz]x1EExEy＝+xy00!Eai=+exp[(k
2、zδ)]y2光矢量的振動方向和大小有規(guī)則地變化線偏振光光矢量始終在一確定的方向上振動，其大小隨相位變化的光。圓偏振光光矢量的大小不變，方向規(guī)則變化，其矢量末端的運(yùn)動軌跡為圓。橢圓偏振其光矢量的大小、方向規(guī)則變化，其矢量末端的運(yùn)動軌跡為橢圓。41.1線偏振光y振動平面:a2a(x,y)光矢量與傳播方向組成的平面αxδ=0a!hh1Ea＝＋exp(ikzxa)exp(ikzy)1020振動方向：與a和a的比值有關(guān)12任一偏分解兩個線偏光ddd振光E合成EExy,,(δ=αα21?)51.2圓偏振光aa=12!ikzt()??ωωhhikzt(+δ)E
3、＝aex+aey1020ππδδ==左?右226偏振矢量的旋向和判斷方法定義：對著光傳播方向，合矢量順時針旋轉(zhuǎn)，右旋；逆時針旋轉(zhuǎn)，左旋。旋向的判斷:t=t如：EAik=exp[??(wtz)]0xEAik=ep[x?(wt?z+π2)]右旋y但，EAi=exp[?(kz?wt)]xEy=Aiep[x?(kz?wt+π2)]左旋t=t0+Τ/4注意：z=z是確定的位置，旋向是時間的變量071.3橢圓偏振光aa≠12!－itk()ω?zhEae＝x10－itk()ωδ?z+h+aey200<<δπ左旋橢圓光π<<δπ2右旋橢圓光8δ不同取值時，橢圓偏
4、振的形狀和旋向sinδ=sin(αα21?>)0→左旋偏振光sinδ=sin(αα21?<)0→右旋偏振光91.4自然光光矢量在一切可能的方向上振動幾率和大小相同自然光E振動方向垂直，大小相等，n無相位關(guān)聯(lián)的兩線偏光1.5部分偏振光某一方向的振動比其它方向占優(yōu)勢II?maxmin偏振度P=II+maxmin10二、偏振光的產(chǎn)生1.由反射產(chǎn)生偏振光入射角為布儒斯特角，即n?12θ=tg()Bn1反射光為線偏振光，振動方向垂直于入射面。112、由二向色性產(chǎn)生線偏振光二向色性：一些各向異性的晶體對不同振動方向的偏振光，吸收不同垂直水平分量分量通過通過1
5、23、利用晶體的雙折射特性產(chǎn)生線偏振光光→雙折射晶體→傳播方向不同的二支線偏振光(一般情況)132三、馬呂斯定律II=cosαI~α0偏振器的透光軸：偏振器允許透過光矢量的方向當(dāng)α＝90°時，I＝0，消光用于檢驗(yàn)線偏光14偏振片的參數(shù):最大透射率I02I=cosα消光比（偏振度）215第二節(jié)第二節(jié)光在晶體中的傳播光在晶體中的傳播以單軸晶體為例，討論光在晶體中傳播的特性一、晶體的雙折射現(xiàn)象晶體對兩個相互垂直振動矢量的光n不同而產(chǎn)生兩束折射光常用單軸晶體方解石天然結(jié)構(gòu)為平行六面體16尋常光（o光）和非尋常光（e光）o光——遵守折射定律，在入射面內(nèi)e光
6、——不遵守折射定律，一般不在入射面內(nèi)①o光和e光與晶體不可分②折射定律的含義siniv11?角關(guān)系==n21siniv22?入射光線/折射光線與法線共面?界面兩側(cè)頻率相同17二、晶體特性1、光軸：在雙折射晶體中的一個特殊方向當(dāng)光束沿這個方向傳播時不發(fā)生雙折射。光軸方向上，o光和e光都遵守折射定律。且：n=noe，o、e光k相同，v相同光軸是一個方向182、主截面：光軸和晶體表面法線確定的平面當(dāng)光線在主截面內(nèi)入射（不與光軸重合）時，o光和e光都在主截面內(nèi)，但n≠noe光線在一般情況下入射晶體，o光和e光不同面193、主平面：光線和光軸組成的面o光：
7、振動方向垂直于o光主平面。e光：振動方向在e光主平面內(nèi)。入射光在主截面內(nèi)時，o光、e光主平面均為主截面實(shí)際使用中取入射面與主截面重合204、晶體的各向異性v>v，為正晶體；vn，e光波面（橢球）在o光波（球）面外oe21gdgd5、晶體的介電張量D=εEgdgd各向同性媒質(zhì)中，是常數(shù)，有：εD//E各向異性媒質(zhì)中，不同方向光波電矢量的ε值不同，為一個二階張量，稱介電張量?D????εεεE?xxxxyxzx??????[ε]=??ε??ijD=εε
8、εE?yy????xyyyzy???????DεεεE?zz????xzyzzz?gdgdDE隨而異22在晶體中可找到x，y，z三個互相
