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1、第七章第七章 光在晶体中的传播光在晶体中的传播1石英的石英的旋光现象旋光现象1）旋光现象）旋光现象冰洲石晶体冰洲石晶体无旋光现象无旋光现象2菲涅耳对旋光的解释菲涅耳对旋光的解释1）左、右旋圆偏振光（）左、右旋圆偏振光（ 光和光和 光）光） 可以合成线偏振光可以合成线偏振光RL，LEREE0tAELEREAtttt两个图同一界面上不同时刻的状态两个图同一界面上不同时刻的状态2）线偏振光可以分解为左、右旋圆偏振光）线偏振光可以分解为左、右旋圆偏振光0cos()EEt i0/2(cos()cos( /2) )Et it j0/2(cos()cos(/2) )Et it jRLEE0(cos()cos
2、(/2) )LEEt it j0(cos()cos(/2) )REEt it j02cos()LREEEEt i3）菲涅耳假设）菲涅耳假设线偏振光沿旋光晶体光轴方向传播时线偏振光沿旋光晶体光轴方向传播时分解成速度不等的分解成速度不等的 光和光和 光，光，产生了不同的相位延迟。产生了不同的相位延迟。LR：旋光晶片厚度，：旋光晶片厚度， vvLR/v ,LLnc/vRRnc,20dnLLdnRR02dRLLEREELEREE4）对旋光现象的解释）对旋光现象的解释同一时刻入射面同一时刻入射面(左左)和出射面和出射面(右右)的状态的状态位相滞后即旋转角度倒转位相滞后即旋转角度倒转（1）在入射面上，线偏
3、振光在入射面上，线偏振光 分解成左右旋分解成左右旋 圆偏振光，且圆偏振光，且 和和 方向重合。方向重合。RELEE（2）在出射面上，在出射面上， 和和 与同一时刻与同一时刻 入射面上两个旋转电矢量相比：入射面上两个旋转电矢量相比：LERE,20dnLLdnRR02LR相位分别滞后相位分别滞后即角位移落后即角位移落后(倒转倒转)了了 和和 。（3）从晶片出射后线偏振光旋转的角度从晶片出射后线偏振光旋转的角度dnnLRLR)()(210（4）左旋晶体和右旋晶体左旋晶体和右旋晶体（ ），左旋晶体），左旋晶体 （ ），右旋晶体），右旋晶体 0LRnn0LRnn 5）菲涅耳假设的实验验证）菲涅耳假设的实
4、验验证（2）在第二块左旋晶体在第二块左旋晶体L中，中， ， 且且 （1）在第一块右旋晶体在第一块右旋晶体R中，光束沿光轴中，光束沿光轴 传播，光和传播，光和 光方向相同。光方向相同。LR22RLnnR（3）因此）因此， ， 光更向上偏折，光更向上偏折，L（4）一步步偏折下去，一步步偏折下去， 光和光和 光被光被 如图所示地分开了。如图所示地分开了。RL11RLnn12RLnn21,RLnn12RRnn21LLnn光向下偏折。光向下偏折。3 旋光晶体中的波面旋光晶体中的波面 （1）光沿光轴方向传播时，两光都是光沿光轴方向传播时，两光都是 圆偏振光，圆偏振光， 光快，光快， 光慢。光慢。（2）光垂
5、直光轴方向传播时，两光都是光垂直光轴方向传播时，两光都是 线偏振光，线偏振光， 光快，光快， 光慢。光慢。RLoe（3）光沿任意方向传播时，两光都是光沿任意方向传播时，两光都是 椭圆偏振光，椭圆偏振光， 光快，光快， 光慢。光慢。（4）随传播方向如图变化，圆偏振光随传播方向如图变化，圆偏振光 逐渐演化成线偏振光的过程。逐渐演化成线偏振光的过程。（1）石英晶体切成入射表面垂直石英晶体切成入射表面垂直 光轴的晶片时，具有旋光性。光轴的晶片时，具有旋光性。（2）石英晶体切成入射表面平行石英晶体切成入射表面平行 光轴的晶片时，不具有旋光性。光轴的晶片时，不具有旋光性。oReL注意：注意：4量糖术量糖术
6、1）装置）装置2）旋光角）旋光角 度公式度公式Nl（1） ， （蔗糖溶液，（蔗糖溶液， ，钠黄光。），钠黄光。）：线振动面转角；：线振动面转角； ：管长；：管长；：溶液的浓度；：溶液的浓度； ：比旋光率。：比旋光率。Nl3）讨论：）讨论：)/.(/46.6630cmgdmC0200（2） ：为右旋：为右旋（3）许多有机物（糖，药物）都具有旋光性许多有机物（糖，药物）都具有旋光性（4）同一种物质常常具有左右两种旋光异构体同一种物质常常具有左右两种旋光异构体5磁致旋光法拉第旋转磁致旋光法拉第旋转1）装置、光路）装置、光路2）磁致旋光或法拉第旋转效应）磁致旋光或法拉第旋转效应产生强磁场后，线偏振面在
7、样品中转过了角度产生强磁场后，线偏振面在样品中转过了角度 VlB3）讨论：）讨论：（1）一般物质的维尔德常数都很小一般物质的维尔德常数都很小GscmV/ 042. 0（2）液体中液体中 较大的有较大的有 ， （3）固体中的某些重火石玻璃可达固体中的某些重火石玻璃可达2CSVGscmV/ 09. 0：长度，：长度， ：磁感应强度，：磁感应强度，lBV：维尔德常数：维尔德常数4）法拉第旋转的特殊规律）法拉第旋转的特殊规律（1）自然旋光物质左右旋与光的自然旋光物质左右旋与光的 传播方向无关传播方向无关（2）光沿磁场方向通过时，振动面右旋。光沿磁场方向通过时，振动面右旋。 光逆磁场方向传播时，振动面左旋。光逆磁场方向传播时，振动面左旋。（4）法拉第旋转的用途法拉第旋转的用途0450902若：若：线偏振光返回后无法通过第一个偏振片，线偏振光返回后无法通过第一个偏振片，成为成为光隔离器光隔离器。则则:（3）光束一正一反两次通过磁光介质时，光束一正一反两次通过磁光介质时， 振动面转过角度振动面转过角度 。2