1
一、偏振器件 (Polarizing device)
1,尼科耳棱镜（ Nicol prism）
材料：方解石 (Calcite)
48641.1,65836.1 eo nn
(一 )偏振 起偏 棱镜第五节 晶体偏振器件作用：产生偏振光或检测偏振光。
2
68。
71。
90。
77。
尼科耳棱镜（ W.Nicol）
光轴尼科耳棱镜 (Nicol prism)
Canada balsam
制作
原理
孔径
缺点
3
2,格兰－汤姆逊（ Glan-Thompson）棱镜光垂直于棱镜端面入射时
A
Aq
A＝光轴
o
eq
Canada balsam
制作
原理
4
A
A
q
A＝光轴孔径角的限制当入射光束不是平行光或平行光非正入射时
i'
o
ei
o e
孔径
缺点
5
3,格兰－付科棱镜（ Glan-foucault prism）
q
q
A
A
a) 光轴垂直于入射面
e
o 0.56II
q
q
A
A
b)光轴平行于入射面
e
o
0.86I
6
Comments
Nicol prism is a good polarizer,but it
is expensive and has a limited field of
view (28o),The Glan-Thompson prism
has a wider angular aperture (40o),but is
wasteful of calcite and hence even more
expensive,The Glan-Foucault prism has
no cement (but a narrow field) and thus
is less likely to be damaged at high
power densities.
7
1,渥拉斯顿棱镜（ Wollaston prism）：
利用两个正交的光轴分解光。材料：冰洲石。
eo nn?
（二）偏振分束棱镜
q
q? tgnn e 0ar cs in
制作
原理
思考
缺点
8
2.洛匈棱镜（ Rochon prism）
oe nn?
材料：石英（正晶体）
制作
原理
思考
9
二、波片（ Wave plate,位相延迟器 ）
它的作用是：
o光和 e光通过波片时的光程差 (Optical path difference)与位相差 (Phase difference)：
dnn
dnn
eo
eo
2
d是波片厚度。
使两个振动方向相互垂直的光产生位相 (phase)延迟。
制作,用单轴透明晶体做成的平行平板，光轴与表面平行。
10
快轴 (Fast axis)和慢轴 (Slow axis)：
快轴,称波片中传播速度快的光矢量 (Light vector)
方向为快轴。
慢轴,称波片中传播速度慢的光矢量 (Light vector)
方向为慢轴。
波片的快轴和慢轴波片的快、慢轴与晶体光轴的关系？
11
22)4
1( mmdnn eo,对应的则称该波片是 1/4波片,1/4波片的最小厚度：
eo nn
d 4m i n?
若当 n0>ne时,e光超前，波片的快轴为 e 矢量方向。
1,?/4波片 (Quarter-wave plate)
12
性质：
1）线偏光入射时若入射线偏光光矢量方向与快、慢轴方向一致时，出射仍为线偏光；
若入射线偏光光矢量方向与快、慢轴都成
45度时，出射光为圆偏光。
若入射线偏光光矢量方向与快、慢轴都成其他角度时，出射光为椭圆偏光；
13
2） 圆偏振光通过四分之一波片后，变为线偏振光。
3） 椭圆偏振光入射时若长轴或短轴方向与波片的快、慢轴方向一致时，出射光为线偏光；
若为其他方向时，出射光仍为椭圆偏光。
14
O光和 e光产生的光程差
)12()21( mmdnn eo 对应的,
称该晶片为二分之一波片 。
2,?/2波片 (Half-wave plate)
性质：
1）圆（椭圆）偏振光入射时，出射光仍为圆（椭圆）
偏振光，只是旋向相反；
2）线偏振光入射时，出射光仍为线偏振光。若入射的线偏振光与快（慢）轴夹角为?，出射光的振动方向向着 快（慢）轴转动了 2?。
15
线偏振光通过半波片后光矢量的转动线偏振光通过半波片后光矢量的转动
入射时
Entrance
快（慢）轴出射时 (Exit)
16
3、全波片 (Full-wave plate)
mmdnn eo 2 对应的,
称该晶片为全波片 。
性质：
1）不改变入射光的偏振状态；
2）只能增大光程差。
17
几点注意
波片是对特定的波长而言；
自然光入射波片时，出射光仍然是自然光
为改变偏振光的偏振态，入射光与波片快轴或慢轴成一定的夹角
18
三、补偿器 (Compensator)
巴比涅（ Babinet）补偿器
d1
d2
入射光
(incident light)
微量移动
212 ddnn eo
19
Homework(14-5)
1,Two Nicol prisms are set for maximum
transmission,If one prism is rotated through
60o
1) What percentage of the amplitude is still
going through?
2) What percentage of the intensity is still
going through?
2,Ice is a positive uniaxial crystal with indices of
refraction of 1.309 and 1.310,How thick must
the ice be to act as a quarter-wave plate for
light of 600nm wavelength?
下一节
20
Nicol Prism
Nicol prism named after William
Nicol(1768-1851),Scottish geologist and
physicist,A lecturer at the University of
Edinburgh,Nicol pubished his first paper at
age 58,His interests were primarily in the
fields of crystallography,mineralogy and
paleontology,In 1828 he invented his prism
and described it in an article,On a method
of so far increasing the divergency of the
two rays in calcareous spar that only one
image may be seen at a time”.
一、偏振器件 (Polarizing device)
1,尼科耳棱镜（ Nicol prism）
材料：方解石 (Calcite)
48641.1,65836.1 eo nn
(一 )偏振 起偏 棱镜第五节 晶体偏振器件作用：产生偏振光或检测偏振光。
2
68。
71。
90。
77。
尼科耳棱镜（ W.Nicol）
光轴尼科耳棱镜 (Nicol prism)
Canada balsam
制作
原理
孔径
缺点
3
2,格兰－汤姆逊（ Glan-Thompson）棱镜光垂直于棱镜端面入射时
A
Aq
A＝光轴
o
eq
Canada balsam
制作
原理
4
A
A
q
A＝光轴孔径角的限制当入射光束不是平行光或平行光非正入射时
i'
o
ei
o e
孔径
缺点
5
3,格兰－付科棱镜（ Glan-foucault prism）
q
q
A
A
a) 光轴垂直于入射面
e
o 0.56II
q
q
A
A
b)光轴平行于入射面
e
o
0.86I
6
Comments
Nicol prism is a good polarizer,but it
is expensive and has a limited field of
view (28o),The Glan-Thompson prism
has a wider angular aperture (40o),but is
wasteful of calcite and hence even more
expensive,The Glan-Foucault prism has
no cement (but a narrow field) and thus
is less likely to be damaged at high
power densities.
7
1,渥拉斯顿棱镜（ Wollaston prism）：
利用两个正交的光轴分解光。材料：冰洲石。
eo nn?
（二）偏振分束棱镜
q
q? tgnn e 0ar cs in
制作
原理
思考
缺点
8
2.洛匈棱镜（ Rochon prism）
oe nn?
材料：石英（正晶体）
制作
原理
思考
9
二、波片（ Wave plate,位相延迟器 ）
它的作用是：
o光和 e光通过波片时的光程差 (Optical path difference)与位相差 (Phase difference)：
dnn
dnn
eo
eo
2
d是波片厚度。
使两个振动方向相互垂直的光产生位相 (phase)延迟。
制作,用单轴透明晶体做成的平行平板，光轴与表面平行。
10
快轴 (Fast axis)和慢轴 (Slow axis)：
快轴,称波片中传播速度快的光矢量 (Light vector)
方向为快轴。
慢轴,称波片中传播速度慢的光矢量 (Light vector)
方向为慢轴。
波片的快轴和慢轴波片的快、慢轴与晶体光轴的关系？
11
22)4
1( mmdnn eo,对应的则称该波片是 1/4波片,1/4波片的最小厚度：
eo nn
d 4m i n?
若当 n0>ne时,e光超前，波片的快轴为 e 矢量方向。
1,?/4波片 (Quarter-wave plate)
12
性质：
1）线偏光入射时若入射线偏光光矢量方向与快、慢轴方向一致时，出射仍为线偏光；
若入射线偏光光矢量方向与快、慢轴都成
45度时，出射光为圆偏光。
若入射线偏光光矢量方向与快、慢轴都成其他角度时，出射光为椭圆偏光；
13
2） 圆偏振光通过四分之一波片后，变为线偏振光。
3） 椭圆偏振光入射时若长轴或短轴方向与波片的快、慢轴方向一致时，出射光为线偏光；
若为其他方向时，出射光仍为椭圆偏光。
14
O光和 e光产生的光程差
)12()21( mmdnn eo 对应的,
称该晶片为二分之一波片 。
2,?/2波片 (Half-wave plate)
性质：
1）圆（椭圆）偏振光入射时，出射光仍为圆（椭圆）
偏振光，只是旋向相反；
2）线偏振光入射时，出射光仍为线偏振光。若入射的线偏振光与快（慢）轴夹角为?，出射光的振动方向向着 快（慢）轴转动了 2?。
15
线偏振光通过半波片后光矢量的转动线偏振光通过半波片后光矢量的转动
入射时
Entrance
快（慢）轴出射时 (Exit)
16
3、全波片 (Full-wave plate)
mmdnn eo 2 对应的,
称该晶片为全波片 。
性质：
1）不改变入射光的偏振状态；
2）只能增大光程差。
17
几点注意
波片是对特定的波长而言；
自然光入射波片时，出射光仍然是自然光
为改变偏振光的偏振态，入射光与波片快轴或慢轴成一定的夹角
18
三、补偿器 (Compensator)
巴比涅（ Babinet）补偿器
d1
d2
入射光
(incident light)
微量移动
212 ddnn eo
19
Homework(14-5)
1,Two Nicol prisms are set for maximum
transmission,If one prism is rotated through
60o
1) What percentage of the amplitude is still
going through?
2) What percentage of the intensity is still
going through?
2,Ice is a positive uniaxial crystal with indices of
refraction of 1.309 and 1.310,How thick must
the ice be to act as a quarter-wave plate for
light of 600nm wavelength?
下一节
20
Nicol Prism
Nicol prism named after William
Nicol(1768-1851),Scottish geologist and
physicist,A lecturer at the University of
Edinburgh,Nicol pubished his first paper at
age 58,His interests were primarily in the
fields of crystallography,mineralogy and
paleontology,In 1828 he invented his prism
and described it in an article,On a method
of so far increasing the divergency of the
two rays in calcareous spar that only one
image may be seen at a time”.
