光在各向異性介質(zhì)中的傳播

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1、§6應(yīng)力雙折射和電光效應(yīng)6．1應(yīng)力雙折射復(fù)色平行光偏振片P1P2⊥P1LΣFF應(yīng)力越集中的地方，各向異性越強(qiáng)，干涉條紋越細(xì)密。1.應(yīng)力（機(jī)械）雙折射效應(yīng)（光彈性效應(yīng)）應(yīng)力：在固體形變時，作用在固體中單位面積上的力稱為應(yīng)力。例如：張力、壓力、切變力…熔融玻璃或塑料冷卻時不均勻，就會出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力，造成材料各向項異性，出現(xiàn)雙折射。壓縮時：表現(xiàn)為負(fù)單軸晶體拉伸時：表現(xiàn)為正單軸晶體等效光軸：在應(yīng)力的方向透明的各向同性介質(zhì)，在外界機(jī)械應(yīng)力作用下，表現(xiàn)出光學(xué)各向異性性質(zhì)，稱為應(yīng)力雙折射效應(yīng)（1）應(yīng)力雙折射效應(yīng)LΣFF復(fù)色平行光偏振片P1P2⊥P1LΣFF（2）實驗規(guī)律——感生雙折射的大小正比

2、于應(yīng)力大小應(yīng)力越集中的地方，各向異性越強(qiáng)，干涉條紋越細(xì)密。利用偏振光的干涉花樣來測量應(yīng)力分布的方法稱為光測彈性方法。應(yīng)用：檢測光學(xué)玻璃、光學(xué)元件的質(zhì)量、橋梁、水壩的模擬設(shè)計、地震預(yù)測等模擬透明機(jī)械：用透明材料模擬不透明機(jī)械：在其上涂上光彈性材料應(yīng)力敏材料：環(huán)氧樹脂、變性聚酯樹脂等6．2電光效應(yīng)強(qiáng)電場作用下各向同性介質(zhì)→雙折射→克爾效應(yīng)。單軸晶體→雙軸晶體→泡克耳斯效應(yīng)。1.泡克耳斯效應(yīng)（1）裝置和現(xiàn)象現(xiàn)象：不加電場，線偏振光沿光軸方向傳播P2后無光。加電場，單軸晶體轉(zhuǎn)化為雙軸晶體，生成兩束光矢相互垂直且與傳播方向垂直的光。(1893法國物理學(xué)家)縱向光電效應(yīng)裝置P2P1KDP

3、xyX、y為主振動方向V兩端透明加電極P1⊥P2（2）實驗規(guī)律感生折射率差可見Δn與Ｅ成正比，故稱為一次電光效應(yīng)。從晶體出射兩光的位相差從檢偏器后出射的光強(qiáng)（P1⊥P2，θ=45°）透過率曲線δVπVλ/2π/2Vλ/400I/I0(3)應(yīng)用電光調(diào)制凡使光波的振幅、頻率、位相、偏振態(tài)、傳播方向…隨外加訊號變化的均稱為光調(diào)制。調(diào)制器是激光通訊、激光電視中重要的裝置例：在激光通訊里，以要傳遞的電訊號控制電光晶體，改變光的偏振態(tài)，利用偏振片把偏振調(diào)制變?yōu)楣鈴?qiáng)調(diào)制，控制激光光源的發(fā)光。優(yōu)點：無毒、電壓低僅為克爾盒的1/5~1/102.克爾效應(yīng)（1）實驗裝置與現(xiàn)象現(xiàn)象：不加電壓克爾盒內(nèi)

4、液體呈各向同性P2后無光加高電壓克爾盒內(nèi)液體呈各向異性P2后有光似單軸晶體。（1875蘇格蘭科學(xué)家克爾發(fā)現(xiàn)）光軸方向與電場方向一致電介質(zhì)為液體P2P1P1⊥P2電極、外加電壓dl硝基苯光軸方向（2）實驗規(guī)律感生折射率差可見Δn與Ｅ2成正比，故稱為二次電光效應(yīng)。P2后有最大光強(qiáng)通過當(dāng)外加電壓為零時無光通過P2使δ=π的電壓，稱為半波電壓Vλ/2，其值越小越好（3）應(yīng)用可作為高速開關(guān)、光調(diào)制器優(yōu)點：無時間延遲，相應(yīng)快（10-10s）§7旋光現(xiàn)象及其應(yīng)用7．1旋光現(xiàn)象及實驗規(guī)律1．現(xiàn)象p2⊥p1時，p2后有光通過。P2轉(zhuǎn)動一個角度后可以消光。偏振片p2⊥p1石英晶體偏振片p1單色平

5、行光線偏消光有光出射實驗發(fā)現(xiàn)：迎著光線看有的石英使入射光振動面右旋，有的石英使入射光振動面左旋。實驗表明：石英晶體使入射光的振動面旋轉(zhuǎn)了一個角度。旋光現(xiàn)象：能使線偏振光振動面連續(xù)旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。旋光物質(zhì)：具有旋光性的物質(zhì)（左、右旋）旋光現(xiàn)象是不同于晶體雙折射的另一種光學(xué)現(xiàn)象。2．實驗規(guī)律1）單色光入射，振動面旋轉(zhuǎn)的角度Ψ與旋光物質(zhì)的厚度d成正比。對旋光晶體：振動面旋轉(zhuǎn)的角度：α—旋光率，與物質(zhì)的性質(zhì)、溫度、入射波長有關(guān)。單位：[度/毫米]Ψ=αd對旋光溶液：Ψ=[α]cdc—溶液濃度。[α]—比旋光率，[度/分米(克/厘米3)]*液體旋光本領(lǐng)比晶體小得多。對各向異性晶體，旋光率α

6、是光傳播方向與晶體光軸夾角的函數(shù)。2）同一旋光物質(zhì)，對不同波長，光振動面旋轉(zhuǎn)的角度不同—旋光色散。對晶體一般指光沿光軸方向的旋光率偏振片p2石英晶體偏振片p1白光入射出射光λ↑→α↓→ψ↓。3）振動面的旋轉(zhuǎn)具有方向性迎著光線看順時針旋轉(zhuǎn)的為右旋，如葡萄糖、石英.逆時針旋轉(zhuǎn)的為左旋，如果糖、石英。當(dāng)光傳播方向改變時，物質(zhì)的左(右)旋性質(zhì)不變7．2菲涅耳對旋光現(xiàn)象的解釋根據(jù)運動學(xué)中的一個原理——任何一個直線簡諧運動都可以分解為兩個頻率相同，初位相相同，而反向旋轉(zhuǎn)的勻速圓周運動。菲涅耳的唯象解釋：ωωEDEELνD=νLδoD=δoLVD=VLEDO1．菲涅耳假設(shè)入射線偏振光右旋圓

7、偏振光（速度VD）左旋圓偏振光（速度VL）ωωEDOEDEELνD=νLδoD=δoLVD≠VL對右旋物質(zhì)（D）VD>VL,(nDVD,(nLVL，(nD