光在晶体中的传播ppt课件.pptx

第八章光在晶体中的传播1、晶体双折射2、单轴晶体光学公式3、晶体光学器件4、(椭)圆偏振光的产生和检验5、偏振光干涉6、旋光性7、电光效应8、偏振的矩阵表示1、晶体双折射RasmusBartholin(1625,–1698）o光（OrdinaryLight,寻常光）遵守折射定律e光（Extra-ordinarylight非常光）不遵守折射定律用检偏器来考察从晶体射出的两光束时，就会发现它们都是线偏振光。光轴：光线在晶体中沿某一方向传播时不发生双折射现象，这一方向称为晶体的光轴(opticalaxisofcrystal).各向异性的“机械模型”解释。第一类各向同性第三类双轴晶体对单轴晶体，x=yz，(一般取z轴为晶体的光轴方向）若Ez,即E垂直于光轴，则D和E在xy面内重合。（对应于k//z,显示光学各向同性）在一般情形，D和E之间有一离散角，且D和E在xy平面的投影重合，D、E、K、S和z轴共面，E,B,K正交，因此D,E,K,SH（B）.o光和e光的传播方向o光和e光的传播速度晶体可分为正晶和负晶vo>ve，no<ne的晶体,叫做正晶体.如石英。vo<ve，no>ne的晶体,叫做负晶体.如方解石。光在晶体中的波前正晶体(vo>ve)(1)确定各向同性介质界面上的反射光和折射光方向.空气(极角)：光波方向与z轴（光轴）的夹角射线速度和法向速度射线速度面和法向速度面射线速度面和法向速度面波阵面(1)确定本征模折射率折射率曲面菲涅耳椭球(1)确定本征模折射率及其偏振方向(1)确定本征模折射率及其偏振方向晶体光学几何表示方法小结格兰—汤普森Glan-Thompson当(3)四分之一波片(或/4片:quarter-waveplate)晶体补偿器线偏振光通过l/4波片后将变为椭圆(圆)偏振光当P1P2满足亮条纹条件时，P1P2为暗条纹当P1P2满足暗条纹条件时，P1P2为亮条纹两种情况互补。旋转第二个偏振片，从P1P2到P1P2观察的明暗互补显色偏振(chromaticpolarization)和偏振滤光器偏光滤光器—利奥滤光器（Lyotfilter）P1P2,出射光强度分布为：等厚条纹，条纹间距：光弹测量：StressonsuspensionbridgemodelFrançoisJeanDominiqueArago（1786–1853)在旋光晶体中左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的传播速度不同，即两种偏振态的折射率不同:对于圆偏振光，相位落后意味着光矢量转角的倒退，即：相位落后<=>转角倒退菲涅耳复合棱镜：二向色性（dichroism）旋光性与物质分子结构的关系1848年，法国科学家巴斯德(LouisPasteur)发现了一种有趣的现象：没有旋光性的酒石酸是由两种结构极为相似的两种晶型混合而成，它们的结构非常相似，但不相同，也不能完全重叠，就好像人的左右手一样，外表非常相似，但不能完全重叠。他用放大镜和镊子细心地将这两种晶体分离，分别溶于水后测其旋光度，发现它们均具有旋光度，如果将它们混合后，则旋光度为零。JacobusHenricusvan'tHoff(1852–1911)实物与其镜像不能重叠的特性，称为物质的手性。具有手性的分子叫手性分子。凡具有手性的分子都有旋光性。没有手性的分子没有旋光性。物质的手性是其具有旋光性的必要条件。旋光性物质的旋光度的大小决定于该物质的分子结构，并与测定时溶液的浓度、盛液管的长度、测定温度、所用光源波长等因素有关。为了比较各种不同旋光性物质的旋光度的大小，一般用比旋光度来表示。比旋光度与从旋光仪中读到的旋光度关系如下。通过测定物质的旋光度可以计算溶液的浓度；也可通过测定已知浓度的化合物溶液的旋光度，计算其比旋光度，作为物质定性鉴定的依据。生命的基本物质是生物大分子，它包括蛋白质、核酸、多糖和脂类。其中蛋白质是生命功能的执行者，其分子是右氨基酸组成的长链。每种氨基酸都应有L(livo)和D(dextro)分别表示左、右型旋光异构体)两种旋光异构体。实验证明组成生物蛋白质的20种氨基酸都是L型的，D型氨基酸只存在于细菌细胞壁和其它细菌产物中。马斯特（Masters）报道，在人的眼球晶体核内的D-天冬氨酸以每年0.14％积累，也就是说天冬氨酸由L变D的外消旋作用也是生命老化过程的一部分。因此，探索减低氨基酸外消旋速度的因素，抑制蛋白质的老化，对于延长人和哺乳动物寿命是有意义的。左旋盛壮不努力右旋势大徒伤悲氨基酸地质年代学磁致旋光效应1845年8月,法拉第研究电和磁对偏振光的影响,9月用过去研制的重玻璃做实验，发现原来没有旋光性的重玻璃在强磁场的作用下产生旋光性，使偏振光的偏振面发生偏转。这是人类第一次认识到电磁现象和光现象之间的关系。磁致旋光效应后来称为法拉第效应。磁致旋光效