PAGE16晶體的光學(xué)性質(zhì)例題一束鈉黃光以50o入射角入射到方解石平板上，設(shè)光軸與板表面平行并垂直入射面，問(wèn)在晶體中o光和e光間的夾角是多少？解 光進(jìn)入晶體后發(fā)生雙折射．對(duì)于o光，no=1.658，折射角為，由折射定律 解得 ．對(duì)于e光，ne=1.486，折射角為，同理求得．因此晶體中o光和e光的夾角為．50500光軸計(jì)算題6.1解圖線偏振光垂直射入一塊方解石晶體，光的振動(dòng)方向與晶體的主平面成20o角，計(jì)算兩束折射光（e光和o光）的相對(duì)振幅和強(qiáng)度. 解 線偏振光進(jìn)入晶體后分解為振動(dòng)面垂直與主平面的o光和振動(dòng)面平行于主平面的e光，這兩光的振幅分別為 ，ＡＡoＡＡＡoＡe200計(jì)算題6.2解圖二者之比為 .兩光的強(qiáng)度之比為 .式中為e光法線速度與光軸的夾角，e光的折射率與其傳播方向有關(guān)．題中未給定e光的傳播方向，其折射率未知．當(dāng)光軸與晶體表面平行時(shí)，有 ．兩完全相同的方解石晶體A、B前后排列(如計(jì)算題6.3圖),強(qiáng)度為I的自然光垂直于晶體A的表面并通過(guò)這一系統(tǒng),A、B主截面之間夾角為,(圖中=0),求=00,450,900,1800時(shí),由Ｂ出射的光線的數(shù)目和每個(gè)的強(qiáng)度(忽略反射、吸收等損失).AAB計(jì)算題6.3圖Ｉ自然光 解 入射自然光強(qiáng)度為I，進(jìn)入晶體Ａ后發(fā)生雙折射，從晶體A分解出的兩束光的強(qiáng)度分別為 ， ．這兩束光進(jìn)入晶體B后又各自被分解為o光和e光，自晶體B出射的四束光強(qiáng)度與兩塊晶體主截面之間夾角有關(guān)，一般情況下，這四束光的強(qiáng)度分別為 ， ， ， ． 兩晶體主截面夾角不同，出射的四束光強(qiáng)度也不同．當(dāng)時(shí)，是計(jì)算題6.3解圖（a）所示的情況，兩束強(qiáng)度都為I/2．當(dāng)時(shí)，分解出的四束光強(qiáng)度相等，都等于Ｉ/4．當(dāng)時(shí)，Ａ晶體中的o光在Ｂ晶體中完全是e分量，Ａ晶體中的e光在Ｂ晶體中完全是o分量，因此Ａ中的兩束光在Ｂ中不再分解，B后仍為兩束光，每束的強(qiáng)度為Ｉ/2．當(dāng)時(shí)，有 ．這時(shí)第一塊晶體中分解出的o光和e光，進(jìn)入第二塊晶體中不再分解，仍然為第二塊晶體中的o光和e光．但是，由于兩塊晶體的光軸對(duì)稱于表面的法線（如解圖d），e光在兩塊晶體中偏折方向相反，故出射后兩束光的傳播方向重合，兩束合并為一束,強(qiáng)度為I．（b）（b）0（a）0計(jì)算題6.3解圖兩個(gè)理想、正交的偏振片A、B之間加入一理想的偏振片C，且C以角速度ω旋轉(zhuǎn)，強(qiáng)度為I0的單色自然光垂直入射到偏振片A上，試求偏振片B后的出射光強(qiáng)．解 強(qiáng)度為的自然光，經(jīng)過(guò)理想偏振片Ａ后，變?yōu)閺?qiáng)度為的線偏振光，題中給出偏振片Ｃ透振方向與Ａ透振方的夾角為t，與Ｂ透振方向的夾角為（t）（見(jiàn)計(jì)算題6.4解圖）．由馬呂斯定律，Ｂ后線偏振光的強(qiáng)度為 出射光強(qiáng)與偏振片Ｃ透振方向的方位有關(guān)．當(dāng)時(shí)，出射光強(qiáng)為零；當(dāng)時(shí)，出射光強(qiáng)最大，為．AABCt（b）ACB自然光（a）計(jì)算題6.4解圖兩尼可耳棱鏡的透振方向夾角為60o，在兩尼科耳棱鏡之間加入一四分之一波片，波片的光軸方向與兩尼科耳棱鏡600夾角的平分線平行，強(qiáng)度為I0的單色自然光沿軸向通過(guò)這一系統(tǒng)．指出光透過(guò)λ/4波片后的偏振態(tài)；求透過(guò)第二個(gè)尼可耳棱鏡的光強(qiáng)度和偏振性質(zhì)（忽略反射和介質(zhì)的吸收）．解 （１）兩尼可耳棱鏡Ｎ1、Ｎ2的透振方向和波片光軸的相對(duì)方位表示在計(jì)算題6.5解圖中．自然光經(jīng)過(guò)尼可耳棱鏡，成為線偏振光，強(qiáng)度為I0/2．線偏振光的振動(dòng)方向與光軸夾角為300，進(jìn)入晶體后分解為o光和e光，由于/4波片Ｃ使o光和e光產(chǎn)生/2的相位差，所以過(guò)Ｃ后成為橢圓偏振光． （２）尼可耳棱鏡Ｎ2前是橢圓偏振光，它是由振幅分別為Ａe和Ａo、相位差為／2的兩線偏振光合成，由計(jì)算題6.5解圖可得 ， ．和在Ｎ2的透振方向上投影，產(chǎn)生干涉．兩相干線偏振光的振幅分別為 ，．由于投影引起的附加相位差，故兩相干光的相位差為（）．過(guò)Ｎ2后的相干光強(qiáng)為600C600CN1N2AAeAoAe2Ao2計(jì)算題6.5解圖出射光為線偏振光．在兩正交尼可耳棱鏡之間插入一方解石/4波片，晶軸與尼可耳棱鏡的透振方向成35o角。設(shè)光通過(guò)第一尼可耳棱鏡后的強(qiáng)度為I試求：通過(guò)晶片時(shí)分解出來(lái)的o光和e光的振幅和強(qiáng)度；光通過(guò)檢偏鏡后的偏振態(tài)、振幅和強(qiáng)度．解 (1) 如計(jì)算題6.6解圖(a)所示，自然光通過(guò)第一尼可耳棱鏡N１后是線偏振光，振幅為．線偏振光振動(dòng)面與與晶軸夾角為350（見(jiàn)計(jì)算題6.6解圖b），因此經(jīng)方解石晶體分解出的o光和e光的振幅分別為 , .O光和e光的強(qiáng)度分別為 ， ．光通過(guò)檢偏鏡Ｎ2后，為線偏振光，它是由方解石晶體分解出的o光和e光在Ｎ2透振方向上投影相干得到的．相干光強(qiáng)為 振幅為計(jì)算題6.6解圖350Ｎ計(jì)算題6.6解圖350Ｎ1N2CＡＡeAoAe2Ao2(b)CN1N2(a)自然光I如計(jì)算題6.7圖所示的揚(yáng)氏雙孔干涉實(shí)驗(yàn)裝置，未加修飾時(shí)，單色自然光照射于單孔S上，遠(yuǎn)方屏幕上得到最大光強(qiáng)為I0、最小光強(qiáng)為零的干涉條紋,現(xiàn)在在S后插入一理想偏振片P，在S1后插入一塊λ/2波片，且波片晶軸與偏振片P的透振方向夾角為θ，試求遠(yuǎn)方屏幕上干涉條紋可見(jiàn)度及屏幕上最大光強(qiáng)和最小光強(qiáng)．SS2S1PS計(jì)算題6.7圖解 未修飾的揚(yáng)氏雙孔干涉實(shí)驗(yàn)裝置，屏幕上最小光強(qiáng)為零，故干涉條紋的可見(jiàn)度Ｖ=1.0．屏幕上干涉光強(qiáng)為 .上式中，為縫Ｓ1的光強(qiáng)，也是Ｓ2縫和單縫Ｓ的光強(qiáng)．因此屏幕上最大光強(qiáng)為 ， ．單縫Ｓ為自然光，將其分解為互相垂直的無(wú)相位關(guān)系的兩個(gè)線偏振光，其中一個(gè)的振動(dòng)方向沿偏振片Ｐ的透振方向，另一個(gè)線偏振光振動(dòng)方向與Ｐ的透振方向垂直．當(dāng)Ｓ后覆蓋以偏振片Ｐ后，Ｐ后將變成強(qiáng)度為(1/8)的線偏振光，振動(dòng)方向沿Ｐ的透振方向(計(jì)算題6.7解圖),振幅． 修飾后的楊氏干涉裝置，Ｓ1縫后覆蓋/2波片，且波片晶軸方向與Ｓ1縫前的線偏振光振動(dòng)方向成角．線偏振光過(guò)波片后，仍然是線偏振光，強(qiáng)度不變，只是振動(dòng)方向轉(zhuǎn)過(guò)2．Ｓ2縫不作修飾，該縫后是線偏振光，強(qiáng)度與波片后同．因此，這樣修飾過(guò)的楊氏干涉裝置，屏幕上是振動(dòng)方向成2角、有固定相位關(guān)系的兩線偏振光的干涉．干涉光強(qiáng)為2Ｐ2ＰＣＡ計(jì)算題6.7解圖Ａ因此屏幕上的最大光強(qiáng)和最小光強(qiáng)分別為 ， ．屏幕上干涉條紋的可見(jiàn)度為 ．如計(jì)算題6.8圖，在兩個(gè)正交偏振片P1和P2之間插入一石英尖劈，其晶軸平行于劈棱，且和Ｐ1及Ｐ2夾45o角，用λ=500納米的光垂直照明，已知劈的最大厚度d=0.05厘米，劈角為0.50弧度．試問(wèn)用此裝置最多能見(jiàn)到多少個(gè)條紋間距？(設(shè)石英晶體對(duì)500納米的光折射率)500500nmP1ＣP2計(jì)算題6.8圖解 本題的裝置實(shí)現(xiàn)了偏振光的干涉，當(dāng)Ｐ1和Ｐ2互相垂直時(shí)，出射光強(qiáng)為 ．上式中為Ｐ1前自然光強(qiáng)度，為Ｐ1透振方向與晶軸的夾角，是波片雙折射造成的o光和e光的相位差．題中給出，因此 當(dāng)波片的厚度滿足時(shí)，即為波長(zhǎng)片厚度時(shí)，，取得最小光強(qiáng)；當(dāng)波片的厚度滿足時(shí)，即為半波長(zhǎng)厚度時(shí)，，取得最大光強(qiáng)．若在Ｐ2后放置屏幕，將得到明暗相間的干涉條紋，條紋間距為晶體尖劈相鄰兩波長(zhǎng)片（或相鄰兩半波片）厚度之間的距離． ．尖劈的長(zhǎng)度為 ．因此，可觀察到的干涉條紋數(shù)ddx計(jì)算題6.8解圖楊氏干涉裝置采用強(qiáng)度為I0的單色自然光作光源，屏幕上得到可見(jiàn)度為1.0的干涉條紋，今將干涉裝置分別作如下修飾：在Ｓ后放置一偏振片P；再在Ｓ1和Ｓ2后分別放置偏振片Ｐ1和Ｐ2，Ｐ1和Ｐ2的透振方向垂直，并且都與Ｐ的透振方向成450角；去掉Ｐ的條件下，再在屏幕前放置偏振片Ｐ3，且Ｐ3與Ｐ1、Ｐ2夾角為450．試討論在上面３種情況下屏幕上干涉條紋的變化，屏幕上最大光強(qiáng)是多少？（不討論衍射效應(yīng)）SS2P1S1PS計(jì)算題6.9圖P2P3單色自然光解 (1) 在Ｓ后放置一偏振片Ｐ，自然光過(guò)Ｐ后變?yōu)榫€偏振光，其強(qiáng)度為入射自然光的一半．線偏振光經(jīng)過(guò)Ｓ1Ｓ2孔，在屏幕上形成可見(jiàn)度的干涉條紋，干涉光強(qiáng)為 屏幕上最大光強(qiáng)為 ．(2) 再在Ｓ1和Ｓ2后分別放置偏振片Ｐ1和Ｐ2，Ｐ1和Ｐ2的透振方向垂直，并且都與Ｐ的透振方向成450角．Ｐ后的線偏振光，過(guò)Ｐ1和Ｐ2后仍為線偏振光，根據(jù)馬呂斯定律，Ｐ1和Ｐ2后線偏振光的強(qiáng)度為．Ｐ1和Ｐ2后的線偏振光振動(dòng)方向互相垂直（計(jì)算題6.9解圖a），因此，雖然兩線偏振光有固定的相位關(guān)系，但不相干，屏幕上無(wú)條紋．疊加后的強(qiáng)度為 ．兩互相垂直的、有固定相位關(guān)系的線偏振光仍合成完全偏振光，偏振態(tài)與兩線偏振光在場(chǎng)點(diǎn)的相位差有關(guān)．當(dāng)時(shí)，合成線偏振光；當(dāng)時(shí)，合成圓偏振光；當(dāng)為以上兩種以外的值時(shí)，合成橢圓偏振光．ＰＰ450450P2P1計(jì)算題6.9解圖（a）A2A1A(３)無(wú)Ｐ，Ｐ1與Ｐ2垂直，Ｐ3與Ｐ1、Ｐ2夾角450．盡管Ｐ1、Ｐ2后相互垂直的線偏振光投影在Ｐ3透振方向上，使得兩光振動(dòng)方向相同，但由于它們分別來(lái)自自然光中無(wú)固定相位關(guān)系的兩線偏振光，所以不滿足＂具有穩(wěn)定的相位差＂這一相干條件，因此不能相干．故屏幕上兩光非相干光強(qiáng)為．關(guān)于自然光兩個(gè)等效的垂直分量無(wú)相位關(guān)系這一結(jié)論可證明如下：自然光是無(wú)數(shù)相位不定、軸對(duì)稱分布的線偏振光的組合．在這無(wú)數(shù)的線偏振光中，選取關(guān)于Ｐ1對(duì)稱的線偏振光Ａ1和Ａ2（計(jì)算題6.9解圖c），Ａ1經(jīng)過(guò)兩次投影，在Ｐ3方向上得到Ａ11和Ａ1２．同樣，Ａ2經(jīng)過(guò)兩次投影，在Ｐ3方向上得到Ａ２1和Ａ２２．由于對(duì)稱性，Ａ11=Ａ２1，Ａ1２=Ａ２２．Ａ11和Ａ1２相干涉，Ａ２1和Ａ２２相干涉．由于投影造成Ａ２1和Ａ２２反向，因此兩者有一附加相位差．兩對(duì)相干光在疊加時(shí)，交叉項(xiàng)符號(hào)相反，因此，在屏幕上再次疊加時(shí)，交叉項(xiàng)抵消，結(jié)果仍為非相干疊加．A12計(jì)算題6.9解圖(b)Ｐ1A12計(jì)算題6.9解圖(b)Ｐ1Ｐ3A2Ｐ2A1A11A21A22A12A11A21A22在正交的兩偏振片P1和P2之間插入一鈉光的四分之一波片C，一束強(qiáng)度為I的鈉光自然光垂直入射到偏振片P1上并通過(guò)這一系統(tǒng)．試問(wèn)：旋轉(zhuǎn)四分之一波片C一周，P2后的出射光強(qiáng)將出現(xiàn)幾次極大和極?。坎⑶蟪鰳O大和極小的方位（用P1和C的夾角表示）和強(qiáng)度．解 自然光通過(guò)偏振片Ｐ1，變?yōu)榫€偏振光．設(shè)線偏振光振幅為Ａ，則Ａ=．線偏振光進(jìn)入波片后，分解為o光和e光，o光、e光的振幅為 ， ．上式中為波片晶軸與偏振片Ｐ1透振方向的夾角．o光、e光過(guò)波片后有/2的附加相位差．最后投影在Ｐ2的透振方向上，形成干涉．如計(jì)算題6.10解圖（b）所示，投影后的振幅為 ，． 投影后，兩線偏振光有的附加相位差，因此干涉光強(qiáng)應(yīng)為 Ｐ1Ｐ2Ｃ自然光線偏振光線偏振光（a）Ｐ1Ｐ1Ｐ2Ｃ自然光線偏振光線偏振光（a）Ｐ1Ｐ2ＣＡＡAeAoAe2Ao2（b）計(jì)算題6.10解圖Ｉ將厚度為1毫米且垂直于晶軸切出的石英薄片，放在透振方向平行的偏振片P1和P2之間，某波長(zhǎng)的線偏光通過(guò)石英薄片后，經(jīng)旋光儀測(cè)定,其振動(dòng)方向?qū)⑥D(zhuǎn)過(guò)了20o.試問(wèn)石英薄片為若干時(shí)，該波長(zhǎng)的光將完全不能通過(guò).解 石英是旋光物質(zhì)，當(dāng)線偏振光沿著光軸通過(guò)它時(shí)，振動(dòng)面將轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，與光在晶體中傳播的距離的關(guān)系是 ．上式中是旋光系數(shù)．由于Ｐ1和Ｐ2透振方向平行(計(jì)算題6.11解圖)，所以只有石英旋光物質(zhì)使線偏振光振動(dòng)面轉(zhuǎn)過(guò)900時(shí)，光才不能通過(guò)Ｐ2．今１毫米厚度使其轉(zhuǎn)過(guò)200，要轉(zhuǎn)過(guò)900需要厚度為 （毫米）．ＣＰＣＰ1Ｐ2計(jì)算題6.11解圖 將50克含有雜質(zhì)的糖溶于純水中，制成100立方厘米的糖溶液．然后將此溶液裝入10厘米長(zhǎng)的試管中，使單色線偏光垂直于管的端面沿管的中心軸線通過(guò)，在旋光儀上測(cè)得它對(duì)線偏光電振動(dòng)方向轉(zhuǎn)了32.34o,已知糖溶液的旋光系數(shù)=66度分米-1厘米3克-1,試計(jì)算這種糖溶液的純度.解 液體旋光物質(zhì)，使線偏振光旋轉(zhuǎn)的角度為 ．已知，0厘米＝1分米，，代入上式,求出溶液的濃度,即100立方厘米中含有49克糖，故糖的純度為.作圖題利用惠更斯作圖法，畫(huà)出如作圖題6.1圖所示各種情況下的雙折射光路．光軸光軸鈉光自然光(a)石英光軸鈉光自然光(b)作圖題6.1圖方解石方解石解 （a）作圖步驟如下：１、２兩條光線入射于晶體界面上Ａ、Ｃ兩點(diǎn)，過(guò)Ａ點(diǎn)作光線１的垂線ＡＢ，ＡＢ即為t時(shí)刻入射光的波面．tt時(shí)刻光線２到達(dá)Ｃ點(diǎn)．方解石對(duì)于鈉光，，以ＢＣ的長(zhǎng)度為1.658，取1為半徑，以Ａ為圓心在晶體內(nèi)作半圓，此為tt時(shí)刻光線１在晶體中的o光波面．過(guò)Ａ作光軸的平行線，以Ａ點(diǎn)為中心，以光軸方向?yàn)槎梯S方向，以ＢＣ的長(zhǎng)度為１.486,取1作半長(zhǎng)軸，以o光波面半徑長(zhǎng)度為半短軸長(zhǎng)度，作橢圓，橢圓在光軸方向上外切o光波面．此橢圓即為tt時(shí)刻光線１在晶體中的e光波面．過(guò)Ｃ點(diǎn)作o光波面的切線，過(guò)切點(diǎn)和Ｃ點(diǎn)作兩條切線的垂線，此即為o光在晶體中的傳播方向．過(guò)Ｃ點(diǎn)作e光波面（圖中為橢圓）的切線，過(guò)切點(diǎn)和Ｃ點(diǎn)作兩條切線的垂線，此為e光在晶體中的傳播方向．在作圖題6.1解圖(a)中,o光的振動(dòng)方向用＂＂表示，e光的振動(dòng)方向用＂－＂表示２２oＢ鈉光自然光光軸(a)方解石ＡＣ１作圖題6.1解圖eeoo (b)作圖步驟如下(見(jiàn)作圖題6.1解圖b)：１、２兩條光線入射于界面上Ａ、Ｃ兩點(diǎn)，過(guò)Ａ點(diǎn)作光線１的垂線ＡＢ，ＡＢ即為t時(shí)刻入射光波面．t時(shí)刻光線１達(dá)Ａ點(diǎn)，tt時(shí)刻光線２達(dá)Ｃ點(diǎn)．石英晶體對(duì)于鈉光，，以ＢＣ的長(zhǎng)度為，取1為半徑，以Ａ為圓心，在晶體內(nèi)作半圓．此半圓為tt時(shí)刻光線１在晶體中的o光波面.過(guò)Ｃ點(diǎn)作圓的切線，連接Ａ點(diǎn)和切點(diǎn)，過(guò)Ｃ點(diǎn)作連線的平行線，這兩條平行線即為晶體中o光．其振動(dòng)方向垂直于自己的主平面，解圖中用＂＂表示．以Ａ點(diǎn)為中心，界面ＡＣ為長(zhǎng)軸方向，（２）中圓的半徑為半長(zhǎng)軸，令ＢＣ長(zhǎng)，取１為半短軸作橢圓．橢圓在長(zhǎng)軸方向上內(nèi)切與o光波面．此橢圓即為tt時(shí)刻光線１在晶體中的e光波面．過(guò)Ｃ點(diǎn)作橢圓的切線，連接Ａ點(diǎn)和切點(diǎn)，過(guò)Ｃ點(diǎn)作連線的平行線，這兩條平行線為e光．e光振動(dòng)方向平行于自己的主平面，在解圖中用＂－＂表示．石英石英光軸鈉光自然光作圖題6.1解圖(b)ACBeeoo１２如作圖題6.2圖所示,一束單色自然光由空氣垂直入射于棱鏡的一個(gè)棱邊AB上,已知光軸也垂直于AB,試用作圖法求出在另一邊AC上的反射光束．自然光自然光A作圖題6.2圖BC 解 作圖步驟如下：作兩條入射光線１、２，由于垂直ＡＢ界面入射，且晶軸也垂直于該界面，故進(jìn)入晶體后兩條光線不拐折，直接入射到界面ＢＣ上Ｐ、Ｑ兩點(diǎn)（作圖題6.2解圖）．過(guò)Ｐ點(diǎn)作光線的垂線ＰＤ，設(shè)ＰＤ為t時(shí)刻的波面，光線２在tt時(shí)刻到達(dá)Ｑ點(diǎn)．令ＤＱ=1.486，以ＤＱ為半徑，以Ｐ為圓心，在晶體中作半圓．此為tt時(shí)刻光線１在晶體中反射光線的波面，它是o光的波面．過(guò)Ｑ點(diǎn)作（３）中波面的切線，過(guò)切點(diǎn)和Ｑ點(diǎn)分別作兩條切線的垂線，這兩條垂線即為晶體中o光反射光線．o光振動(dòng)方向用＂＂表示以Ｐ點(diǎn)為中心，以ＤＱ為短半軸，以1.658為長(zhǎng)半軸，作橢圓．橢圓在光軸方向上外切于圓．過(guò)Ｑ點(diǎn)作橢圓的切線，過(guò)橢圓的切點(diǎn)和Ｑ點(diǎn)分別作兩條切線的垂線，此為e光反射光線．e光振動(dòng)方向用＂－＂表示．自然光自然光作圖題6.２解圖ABC１２ＰＱＤeeoo問(wèn)答題怎樣利用波片將一個(gè)圓偏振光變成線偏振光？答 使圓偏振光通過(guò)一塊/4波片，就能變成振動(dòng)面與波片光軸成450角的線偏振光．圓偏振光可以分解成振動(dòng)面沿波片光軸方向和垂直于光軸方向的兩互相垂直的線偏振光，在波片的前表面，二者有/2相位差，過(guò)/4波片后，又有了/2的相位延遲量，所以，這兩互相垂直的線偏振光過(guò)波片后相位差非零即，合成光仍為線偏振光．用怎樣的措施獲得圓偏振光？答 讓自然光通過(guò)起偏鏡，得到振動(dòng)方向平行于起偏鏡透振方向的線偏振光．再讓線偏振光通過(guò)一塊/4波片，波片晶軸z與線偏振光振動(dòng)方向成450角，自/4波片出射的就是圓偏振光．選取/4波片使分解的o光和e光有/2的相位差，光軸z與入射線偏振光振動(dòng)方向450的夾角，可使分解的o光和e光有相等振幅．有四束光，它們的偏振態(tài)分別是：線偏振光、圓偏振光、橢圓偏振光和自然光，怎樣鑒別它們？答 用一塊檢偏振器分別對(duì)四束光迎光旋轉(zhuǎn)檢驗(yàn)，當(dāng)檢偏振器旋轉(zhuǎn)一周，發(fā)現(xiàn)出射光強(qiáng)兩個(gè)方位最大，兩個(gè)方位為零時(shí)，該光就是線偏振光；出射光強(qiáng)兩個(gè)方位最大，兩個(gè)方位變小時(shí)，該光即是橢圓偏振光；當(dāng)出射光強(qiáng)不變時(shí)為圓偏振光和自然光．然后再區(qū)別圓偏振光和自然光．將這兩束光分別通過(guò)/4波片．通過(guò)/4波片后，自然光還是自然光，用旋轉(zhuǎn)的檢偏振器檢驗(yàn)，仍然光強(qiáng)不變；而圓偏振光通過(guò)/4波片后變?yōu)榫€偏振光，用檢偏振器檢驗(yàn)，出現(xiàn)兩次最大，兩次零光強(qiáng)．實(shí)驗(yàn)室中有三塊偏振器件,偏振片、λ/2波片和λ/4波片,其中λ/2波片和λ/4波片外形完全相同，但未標(biāo)明記號(hào)．現(xiàn)在有一盞與之相應(yīng)的鈉光燈,試問(wèn)用什么方法和怎樣的步驟能將它們辨認(rèn)出來(lái)，并標(biāo)明它們的特征方向(即透振或晶軸方向)．答 用實(shí)驗(yàn)室中的光滑桌面（或玻璃板面）反射鈉光，透過(guò)三塊未知的偏振器件觀看反射的鈉光，在此過(guò)程中，一邊旋轉(zhuǎn)偏振器件，一邊改變反射光方向，三塊偏振器件中必有一塊出現(xiàn)＂兩明兩零＂的現(xiàn)象，它就是偏振片．此時(shí)，鈉光的入射角就是布儒斯特角，反射光是振動(dòng)面垂直于入射面的線偏振光．另兩塊是波片，無(wú)論怎樣旋轉(zhuǎn)它，無(wú)論怎樣改變反射光線的方向，光強(qiáng)都不發(fā)生變化． 現(xiàn)在有了一塊偏振片，還有已知振動(dòng)方向的線偏振光．將兩塊波片分別迎著線偏振光旋轉(zhuǎn)，用偏振片檢驗(yàn)出射光強(qiáng)的變化．如果不管在什么方位，總是出現(xiàn)＂兩明兩零＂的現(xiàn)象，這塊波片一定是/２波片，因?yàn)榫€偏振光經(jīng)過(guò)/２波片后仍然是線偏振光．而線偏振光通過(guò)/4波片，僅在線偏振光的振動(dòng)方向平行（或垂直）/4波片晶軸的情況下，才會(huì)出射線偏振光．在線偏振光振動(dòng)方向與晶軸成450角時(shí)，出射圓偏振光，一般情況下出射橢圓偏振光．一束自然光通過(guò)偏振片后再通過(guò)λ/4波片射到反射鏡上，欲使反射光不能透過(guò)偏振片，波片的快慢軸與偏振片的透振方向應(yīng)該成多大角度？為什么？答 如問(wèn)答題6.5解圖（a）所示，欲使反射回來(lái)的光不能通過(guò)Ｐ片，光的偏振態(tài)必需是線偏振光，且振動(dòng)面垂直于Ｐ片的透振方向．將偏振片的透振方向與波片C的快（慢）軸成450角放置，自然光過(guò)偏振片后，所成的線偏振光振動(dòng)面與波片快軸也成450角．因此，線偏振光過(guò)λ/4波片后成為圓偏振光．若所成的圓偏振光是右旋的（如圖b），則波片快軸沿豎直方向，光過(guò)波片后,豎直方向的振動(dòng)超前水平方向振動(dòng)/2．右旋圓經(jīng)反射鏡反射后將變?yōu)樽笮龍A,迎著反射光看，豎直方向振動(dòng)落后水平方向振動(dòng)/2．左旋圓偏振經(jīng)過(guò)波片后,水平振動(dòng)與豎直振動(dòng)同相位，合成的線偏振光與入射光振動(dòng)方向垂直，因此不能再次通過(guò)偏振片了．若波片快軸沿水平方向，也有同樣結(jié)果，讀者可以自己分析．自然光自然光圓偏光z偏振片λ/4波片反射鏡PCM線偏光y（a）450xy入射的線偏光返回的線偏光（b）問(wèn)答題6.5解圖為了確定一束圓偏振光的旋轉(zhuǎn)方向，可將λ/4波片置于檢偏鏡之前，再將兩個(gè)偏振器件旋轉(zhuǎn)到消光位置．這時(shí)發(fā)現(xiàn)λ/4波片的快軸的方位是這樣的：它須沿著逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)45o才能與檢偏器的透光方向重合．問(wèn)該偏振光是右旋的還是左旋的？答 圓偏振光經(jīng)過(guò)/4波片后變?yōu)榫€偏振光（問(wèn)答題6.6解圖a），只有線偏振光振動(dòng)方向與檢偏鏡透振方向垂直時(shí)才會(huì)有消光現(xiàn)象．又因快軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)450與檢偏鏡透振方向重合，所以線偏振光振動(dòng)方向、檢偏鏡透振方向及快軸方向應(yīng)如問(wèn)答題6.6解圖（b）所示．以波片快軸為為y軸，慢軸為x軸，則線偏振光是由同相位的o光和e光合成．光在波片中傳播時(shí)，快軸方向的振動(dòng)相位增加了/2，那么，光在波片前表面時(shí)，慢軸方向的振動(dòng)要比快軸方向的振動(dòng)相位超前/2．因此，在波片前面，光的偏振態(tài)應(yīng)是左旋圓．檢偏鏡檢偏鏡/4波片CP圓偏振光(a)450慢軸快軸線偏光Ｐ(b)yx問(wèn)答題6.6解圖在紫外光光譜儀中，選擇透紫外光的石英晶體作棱鏡材料．石英晶體按問(wèn)答題6.7圖（a）方式切成棱鏡，為的是使光在棱鏡里沿著晶軸進(jìn)行．但是這樣譜線還是發(fā)生小分叉．這個(gè)分叉可用考紐棱鏡來(lái)消除，考紐棱鏡是由兩個(gè)半塊右旋和左旋石英構(gòu)成（見(jiàn)問(wèn)答題6.7圖b）.試解釋這個(gè)現(xiàn)象及考紐棱鏡的作用．（（a）（b）問(wèn)答題6.7圖LR答 當(dāng)紫外光進(jìn)入問(wèn)答題6.7圖（a）所示的棱鏡中時(shí)，由于旋光性，分解出的左旋圓和右旋圓折射率不同，會(huì)發(fā)生雙折射，因而光線會(huì)分叉．如果用問(wèn)答題6.7圖（b）的考紐棱鏡，左半部分的右旋石英所生的雙折射，會(huì)被右半部分左旋石英所抵消（問(wèn)答題6.7解圖）．問(wèn)答題6.7解圖問(wèn)答題6.7解圖LR尼可耳透振方向尼可耳透振方向填空題自然光通過(guò)兩片理想偏振片，若兩