分振动面干涉 光学课件教程教案.ppt

§6.3 偏振光的干涉 ——分振动面干涉 3. 会聚偏振光的干涉 1. 平行偏振光的干涉 2. 偏振干涉滤光器 1.平行偏振光的干涉 偏振光垂直通过波片以后，按其振动方向（或振动面）分解为o光和e光，具有相同的振动频率和固定的相位关系. 若将它们投影到同一方向, 就能满足相干条件，实现偏振光的干涉. 分振动面干涉装置 波片 C M 偏振片 N 偏振片 I0 (钠)自然光 分振动面的干涉装置如上图所示, M和N是两个偏振片, C是波片.单色自然光通过M变成线偏振光. 线偏振光在波片中分解为o光和e光, 最后投影在N上, 形成干涉. 我们以M?N和M//N两种请况为例讨论. (1) M?N: 强度为I0的单色自然光过偏振片M后变为强度为 I0/2 的线偏振光. M后的线偏振光振动方向与M透振方向平行. M后: 设线偏振光振幅为A, 则 Ao ? Ae M N C ?为波片光轴与M透振方向的夹角． 波片前表面o光与e光同相位， 波片后表面两振动： 振幅： 相差： A 进入波片C后: o光振幅 e光振幅 迎光矢量图 Ao ? Ae ANo ANe M N C 最后两光振动投影到 N 上，形成干涉． 相干光振幅 相位差为： （式中?为投影时引起的相差） 相干光强； 迎光矢量图 两振动投影到N上,振幅为 相位差 : 相干光强: 将ANo , ANe 和? 代入并整理得 讨论: ? 固定不动. (波长片) 出射光强最大. 出射光强最小. 时, 当 (a) (半波片)时, (b) 当 由于M和N垂直与平行两种情况下, 相干光相位差差?, 所以对于给定的晶体薄板, 在垂直时出射光为干涉最大,而在平行时却为干涉最小;反之依然.且有 这两种情况光强互补. 若用白光作光源, 对于同一厚度的波片, 垂直时出射光颜色与平行时出射光颜色互补,即两种情况下的出射光加起来为白光.在由垂直向平行过度时,出射光颜色会发生突然的变化,这种现象叫做色偏振. 劈尖晶片的等厚干涉花样 晶片 C M 偏振片 N 偏振片 I0 (钠)自然光 (3) 等厚干涉 　　当偏振光的干涉装置中的晶片厚度不均匀时，具有相同厚度的地方，将产生同样的干涉光强，形成等厚干涉花样． 2. 偏振干涉滤光器和太阳色球观察 　　天体辐射，因种种原因而具有各种偏振态．所以，对天体辐射偏振态的测量，对了解天体的物理状态，研究天体的辐射机制，以及天体辐射通过的物质等都有重要的意义．例如： 　　由日冕的偏振态的测量，可以求日冕内部电子密度和温度的分布. 测量因天体磁场作用下被分裂的光谱散射光的偏振，可以测天体的磁场. 测量行星大气散射光的偏振，可以获得行星大气组成的情况. 　　通常在明亮多色的光球背景上，无法观测到弱的色球层和日冕层，所以要用单色光观察． 适合色球观察的波长有： 656.2nm(H?线), 393.4nm(CaⅡk线)， 396.8nm(CaⅡ线), HeⅠ, 587.5nm(D3线), MgⅠ,518.3nm(b1线)等 P1 P2 P3 P4 P5 00 00 00 00 00 450 450 450 450 C1 C2 C3 C4 里奥型偏振干涉滤光器结构（四级）： 上图中Ｃ为波片，Ｐ为偏振片．图下方的箭头标出了它们的透振方向或光轴方向． d P1 P2 00 00 450 C1 第一级里奥单级： 出射光强分布: 波长满足?1???，即： 波长满足?1?????????，即： 的光全部滤掉，其他波长都被减弱. 曲线 全部透过： 第二级里奥单级 P3 00 450 C2 满足下式的波长全部透过， 满足下式的波长全部滤掉： 其他波长都被减弱. 曲线 两级里奥单级串接，光强分布为各级透射光强的积: N级里奥滤光器串接，光强分布为： 类似多光束光强分布，级次愈多，得到的透射带宽愈窄. 曲线 第一级光强分布 第二级光强分布 第三级光强分布 第四级光强分布 四级总光强分布 返回 返回 返回 晶体薄板 3.　会聚偏振光的干涉 　　偏振片P1的P2 透振方向垂直，入射平行光经过透镜L1会聚在晶体中，透镜L2又将其变为平行光束投射到P2 上．在P2 后可以看到与P2 平行及垂直的黑十字和以透镜光轴为中心的同心明暗相间的圆环，前者称等旋线，后者称等色线． * *