1、本章内容本章内容15.1 偏振光及其产生偏振光及其产生15.5 晶体偏振器件晶体偏振器件15.6 偏振的矩阵表示偏振的矩阵表示15.7 偏振光的变换和测定偏振光的变换和测定15.8 偏振光的干涉偏振光的干涉*15.5 晶体偏振器件晶体偏振器件n利用晶体利用晶体双折射双折射性质制备性质制备n获取获取、检验检验、测量测量光的偏振特性，光的偏振特性，改变改变偏振态等偏振态等n分类：分类：1. 偏振棱镜：偏振棱镜：1）偏振起偏棱镜：）偏振起偏棱镜：尼科尔棱镜尼科尔棱镜、格兰棱镜格兰棱镜等等2）偏振分束棱镜：）偏振分束棱镜：渥拉斯顿棱镜渥拉斯顿棱镜、洛匈棱镜洛匈棱镜等等2. 波片：波片：全波片全波片、半
2、波片半波片、 /4波片波片3. 补偿器补偿器15.5 晶体偏振器件晶体偏振器件n偏振起偏棱镜偏振起偏棱镜n尼科尔棱镜尼科尔棱镜：材料：方解石材料：方解石制作制作（Nicol prism），（4864. 16584. 1eonn）（55. 1Bn68 71 光轴光轴加拿大树脂加拿大树脂90 77 c 221132o）（5159. 1en22oe69arcsinoBcnn临临界界角角：出射光与入射光出射光与入射光不在同一直线不在同一直线 缺点缺点 原理原理（o光、光、e光折射率不同，其一全反射）光折射率不同，其一全反射）eo212eenS：ce29015.5 晶体偏振器件晶体偏振器件n偏振起偏棱镜
3、偏振起偏棱镜n尼科尔棱镜尼科尔棱镜：材料：方解石材料：方解石制作制作 原理原理（o光、光、e光折射率不同，其一全反射）光折射率不同，其一全反射）（Nicol prism），（4864. 16584. 1eonn）（55. 1Bn68 光轴光轴加拿大树脂加拿大树脂90 77 c 孔径角孔径角： 14 69arcsinoBcnn临临界界角角： 缺点缺点211oS：1S2Sco290不适合高度会聚不适合高度会聚或发散的光束或发散的光束eo15.5 晶体偏振器件晶体偏振器件n偏振起偏棱镜偏振起偏棱镜n格兰格兰-汤姆逊棱镜汤姆逊棱镜：材料：方解石材料：方解石制作制作（Glan-Thompson pris
4、m ），（4864. 16584. 1eonn69arcsinoBcnn临临界界角角：出射光与入射光出射光与入射光基本在同一直线基本在同一直线 优缺点优缺点 原理原理（o光、光、e光折射率不同，其一全反射）光折射率不同，其一全反射） oe 光轴光轴）（55. 1Bn加拿大树脂加拿大树脂垂直端面入射：垂直端面入射：00221eo o光、光、e光均不偏折光均不偏折 （但速度不同）（但速度不同）（c15.5 晶体偏振器件晶体偏振器件n偏振起偏棱镜偏振起偏棱镜n格兰格兰-汤姆逊棱镜汤姆逊棱镜：材料：方解石材料：方解石制作制作），（4864. 16584. 1eonn69arcsinoBcnn临临界界角
5、角： 优缺点优缺点 原理原理（o光、光、e光折射率不同，其一全反射）光折射率不同，其一全反射） 光轴光轴）（55. 1Bn加拿大树脂加拿大树脂ioei eo不适合高度会聚不适合高度会聚或发散的光束或发散的光束孔径角与波长和孔径角与波长和底角有关：底角有关： = 73 13 = 81 40 （以增加材料为代价）（以增加材料为代价）（Glan-Thompson prism ）15.5 晶体偏振器件晶体偏振器件n偏振起偏棱镜偏振起偏棱镜n格兰格兰-傅科棱镜傅科棱镜：区别：加拿大树脂区别：加拿大树脂 空气层空气层（目的：适用紫外光和强激光）（目的：适用紫外光和强激光）（Glan-Foucault pr
6、ism）0.56 Ieo 0.86 Ieo 两种制作方式的区别：透光率不同两种制作方式的区别：透光率不同孔径角更小；孔径角更小；15.5 晶体偏振器件晶体偏振器件n偏振分束棱镜偏振分束棱镜n渥拉斯顿棱镜渥拉斯顿棱镜：材料：方解石；制作：两半棱镜光轴互相垂直材料：方解石；制作：两半棱镜光轴互相垂直（Wollaston prism） 优缺点优缺点 原理原理（o光、光、e光折射率不同，偏折方向不同）光折射率不同，偏折方向不同）eonn tan)arcsin(0enn eon 思考：思考： 改用石英（正晶体）？改用石英（正晶体）？两束均有色散两束均有色散允许从左右任一方入射允许从左右任一方入射15.5
7、 晶体偏振器件晶体偏振器件n偏振分束棱镜偏振分束棱镜n洛匈棱镜洛匈棱镜：材料：材料：石英石英；制作：两半棱镜光轴互相垂直；制作：两半棱镜光轴互相垂直（Rochon prism） 优缺点优缺点 原理原理（o光、光、e光折射率不同，偏折方向不同）光折射率不同，偏折方向不同）eonn ? eon 思考：思考： 改用方解石（负晶体）？改用方解石（负晶体）？o光无色散光无色散 适用白光适用白光只允许从左方入射只允许从左方入射15.5 晶体偏振器件晶体偏振器件n波片波片n也称也称相位延迟器相位延迟器n作用：使两个振动方向相互垂直的光产生作用：使两个振动方向相互垂直的光产生相位延迟相位延迟 从而从而改变光的
8、偏振状态改变光的偏振状态n制作：用单轴透明晶体做成平行平板，光轴与表面平行制作：用单轴透明晶体做成平行平板，光轴与表面平行（Wave plate）15.5 晶体偏振器件晶体偏振器件n波片波片 o光、光、e光通过波片时均光通过波片时均不偏折不偏折，但，但传播速度不同传播速度不同 通过通过厚度为厚度为d 的波片时将产生相对的的波片时将产生相对的光程差光程差和和相位差相位差：n波片的波片的快轴快轴和和慢轴慢轴： 快轴：波片中传播速度快的光矢量方向快轴：波片中传播速度快的光矢量方向 慢轴：波片中传播速度慢的光矢量方向慢轴：波片中传播速度慢的光矢量方向 负晶体：负晶体：vevo 快轴在快轴在e光振动方向
9、，即光振动方向，即光轴方向光轴方向 正晶体：正晶体：vove 快轴在快轴在o光振动方向，即光振动方向，即垂直光轴垂直光轴（Wave plate）dnndnneoeo|2|（一般会标出）（一般会标出）15.5 晶体偏振器件晶体偏振器件n波片波片1.全波片全波片：性质：不改变入射光的偏振状态，只性质：不改变入射光的偏振状态，只增大光程差增大光程差 应用于偏振光干涉场合应用于偏振光干涉场合2.半波片半波片：或称为二分之一波片，或或称为二分之一波片，或 /2波片波片性质：性质：1）圆偏振光）圆偏振光 旋向相反旋向相反的圆偏振光的圆偏振光 椭圆偏振光椭圆偏振光 旋向相反的椭圆偏振光旋向相反的椭圆偏振光
10、2）线偏振光）线偏振光 振动方向转动振动方向转动2 的线偏振光的线偏振光（Wave plate）mmdnneo2|， d) 12(21|mmdnneo， dn 思考：思考： 为什么？为什么？15.5 晶体偏振器件晶体偏振器件n波片波片【例例】线偏振光通过半波片后光矢量的转动：线偏振光通过半波片后光矢量的转动：（Wave plate）入射时入射时快（慢）轴快（慢）轴出射时出射时 n波片波片3. /4波片波片：或称为四分之一波片或称为四分之一波片性质：性质：1）线偏振光线偏振光入射时：入射时： 光矢量方向与快轴或慢轴一致光矢量方向与快轴或慢轴一致 线偏振光线偏振光 与快、慢轴都成与快、慢轴都成45
11、度度 圆偏振光圆偏振光 与快、慢轴成其他角度与快、慢轴成其他角度 椭圆偏振光椭圆偏振光 2）圆偏振光圆偏振光 线偏振光线偏振光 3）椭圆偏振光椭圆偏振光入射时：入射时： 长轴或短轴方向与快轴或慢轴一致长轴或短轴方向与快轴或慢轴一致 线偏振光线偏振光 其他方向其他方向 仍为椭圆偏振光仍为椭圆偏振光2) 12( 4) 12(|mmdnneo，15.5 晶体偏振器件晶体偏振器件（Wave plate） d判断方法：判断方法： = = 入入 /2/2AeAAod dn波片波片【例例】线偏振光通过四分之一波片后变成圆线偏振光通过四分之一波片后变成圆/椭圆偏振光：椭圆偏振光：EyEx3 /2 2 EyEx
12、 =0EyEx0 /2EyEx = /2EyEx /2 EyEx = EyEx 3 /2EyEx =3 /215.5 晶体偏振器件晶体偏振器件（Wave plate）入射时入射时快（慢）轴快（慢）轴 n波片波片n注意几点：注意几点：1. 波片均是对波片均是对特定的波长特定的波长而言的而言的2. 自然光入射波片时，出射光仍然是自然光自然光入射波片时，出射光仍然是自然光3. 为改变偏振光的偏振态，入射光的光矢量方向应与波片为改变偏振光的偏振态，入射光的光矢量方向应与波片 的快轴或慢轴成一定的快轴或慢轴成一定夹角夹角，以便在两个互相垂直的光矢，以便在两个互相垂直的光矢 量分量中引入相位延迟量分量中引入相位延迟4. 波片只改变偏振态，不改变光强波片只改变偏振态，不改变光强15.5 晶体偏振器件晶体偏振器件（Wave plate）15.5 晶体偏振器件晶体偏振器件n补偿器补偿器n相位延迟量相位延迟量可在一定范围内调节的波片可在一定范围内调节的波片 能产生能产生连续改变连续改变的相位差的相位差n巴比涅补偿器巴比涅补偿器：（Compensator）d1d2入射光入射光微量移动微量移动)(221ddnneo
