天津大学：《工程光学》课程PPT教学课件（几何光学、物理光学）第十四章 光的偏振和晶体光学基础（14.9）磁光、电光和声光效应

第九节磁光、电光和声光效应 一、旋光(Optical activity)和旋光效应 旋光:当一束线偏振光通过某种物质时,光矢量 的方向会随着传播距离而逐渐转动。 1、固有旋光现象 天津大学精仪学院 石英晶体 Quartz crystal 光轴 Optical axis 天津学制 1

1 1、固有旋光现象 第九节 磁光、电光和声光效应 旋光：当一束线偏振光通过某种物质时，光矢量 的方向会随着传播距离而逐渐转动。 光轴 石英晶体 一、旋光(Optical activity)和旋光效应 Optical axis Quartz crystal

旋光现象的规律: 物质的旋光本领 旋光色散:旋光本领随波长而改变的现象 天津大学精仪学院 旋光方向:左旋( levorotatory) 右旋( dextrorotatory)之分。 方向的规定:使光矢量顺时针方向旋转的物质为右旋 物质,逆时针方向旋转的物质为左旋物质 天速大学制作 324

2 旋光现象的规律：  l 物质的旋光本领 旋光色散：旋光本领随波长而改变的现象。 旋光方向：左旋(levorotatory)、 右旋(dextrorotatory)之分。 方向的规定：使光矢量顺时针方向旋转的物质为右旋 物质，逆时针方向旋转的物质为左旋物质

2、旋光现象的物理解释(1825年,菲涅尔) 1)将入射线偏光看成是左旋、右旋圆偏光的合成 02 天津大学精仪学院 2)左旋、右旋圆偏光在物质内部的折射率不同, 因而从物质中出射时获得的位相差不等 2兀n,d ik,d L e 2兀nd1 ik nd 天速大学制作 324

3 2、旋光现象的物理解释（1825年,菲涅尔） 1）将入射线偏光看成是左旋、右旋圆偏光的合成                   i i 1 2 1 1 2 1 0 1 2）左旋、右旋圆偏光在物质内部的折射率不同， 因而从物质中出射时获得的位相差不等。 ik d i n d L L L e i e i E               1 2 1 1 2 1 2   ik d i n d R R R e i e i E               1 2 1 1 2 1 2  

3)合成复振幅( Complex amplitude) E=E+E ik d iand R (k+k)d/2 ∠el(kn-k1)d/2 + i(kR-kLd/2 天津大学精仪学院 e 引入: L 6=2(kn-k R L 天速大学制作 324

4 3）合成复振幅(Complex amplitude)                                     (  ) / 2  (  ) / 2 (  ) / 2 1 1 2 1 1 2 1 1 2 1 i k k d i k k d i k k d ik d ik d L R L R R L R L L R e i e i e e i e i E E E 引入：   k k d k k d R L R L     2 1 2 1  

ie e te E ely cose b sin e 0=(kR-k)d=( )d 天津大学精仪学院 4)讨论: 若左旋圆偏振光传播速度快,n0,光矢量 向逆时针方向转动; 若右旋圆偏振光传播速度快,n>nR,θ<0,光矢 量向顺时针方向转动 天速大学制作 24

5                               sin cos 2 1 2 1 i i i i i i e e e i e e E e  kR  kL d  nR  nL d    2 1 4）讨论： 若左旋圆偏振光传播速度快，nL0，光矢量 向逆时针方向转动； 若右旋圆偏振光传播速度快， nL>nR ， < 0，光矢 量向顺时针方向转动

3、旋光光学元件: 天津大学精仪学院 左旋 右旋 左旋 右旋 旋光光学元件 天速大学制作 324

6 3、旋光光学元件： 左旋 右旋 左旋 右旋 旋光光学元件

4、磁致旋光效应 磁光效应:在强磁场的作用下,物质的光学性质 发生变化。 磁致旋光效应(法拉第效应 Faraday effect) 在强磁场的作用下,本来不具有旋光效应的 物质产生了旋光性质。 A 天津大学精仪学院 B ◆装置 ◆现象 公式 ◆性质 VBl 天速大学制作 法拉第效应 24

7 4、磁致旋光效应 磁光效应：在强磁场的作用下，物质的光学性质 发生变化。 磁致旋光效应（法拉第效应Faraday effect）： 在强磁场的作用下，本来不具有旋光效应的 物质产生了旋光性质。 装置 现象 公式 性质 法拉第效应 P B A  VBl

磁光效应的应用 (1)单通光闸 正向( Positive direction) A A 天津大学精仪学院 反向( Reverse direction) A 0= VBl 天速大学制作 24

8 5、磁光效应的应用 （1）单通光闸 P B A   VBl P A 45 正向(Positive direction) P A 45 反向(Reverse direction)

(2)自动测量 天津大学精仪学院 K F A 量糖计(用来测液体浓度) 天速大学制作 324

9 （2） 自动测量 量糖计（用来测液体浓度） P K F A

(3)磁光调制(在光通信领域中的应用) ◆系统组成 工作原理 A 天津大学精仪学院 0=VBl 天速大学制作 324

10 （3）磁光调制（在光通信领域中的应用） P B A  VBl 系统组成 工作原理