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偏振光的干涉
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偏振光的干涉
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有相同的频率和有固定的位相差，并且在同一平面上振动的两偏振光的干涉。可分为平行的平面偏振光的干涉和会聚的平面偏振光的干涉两种。
平行的平面偏振光的干涉当起偏镜N1和检偏镜N2正交时，没有光能通过检偏镜。然而，此间在两者间插入一块光轴平行于表面的晶片K，如图1所示，则有光从检偏镜透过；若晶片是楔形板，则见有明暗相间的条纹出现。加晶片后能见到光的这种现象即为一种平面偏振光的干涉现象。
data/attachment/portal/201111/06/1011297uhhsqqnqnn0ve7b.jpgdata/attachment/portal/201111/06/1011293dajxzvd5ry13fal.jpg图2中,N1和N2代表正交的起偏镜和检偏镜的主截面，zz‵代表晶片的主截面。设A为通过起偏镜N1的平面偏振光的振幅,它在晶片内分解为振幅为Ao和Ae的o光和e光。通过厚度为d的晶片后，o光和e光的位相差为
data/attachment/portal/201111/06/101133p5esgstefto9273p.gif，(1)式中no和ne分别为晶片对o光和e光的主折射率。具有这样固定位相差的o光和e光，合成一个椭圆偏振光，但是当令其通过检偏镜N2时Ao和Ae在N2主截面上的分振幅分别为
data/attachment/portal/201111/06/101136vzheze6q69k2uq44.gif(2)此式表示，通过N2的两平面偏振光是等振幅而且振动在同一平面(N2)的两个相干光；它们的位相差除了δK外还要加上Ao和Ae在N2主截面投影所引起的位相差,所以此两相干光的总位相差
data/attachment/portal/201111/06/101136c7rc7jppc6z2jr0q.gif当
data/attachment/portal/201111/06/1011374erl616bl409e84t.gif时，通过N2有最大光强度；当
data/attachment/portal/201111/06/101137egh5954l92c82nvn.gif时，没有光通过检偏镜。所有连续递增厚度的楔形晶板挡在正交的N1和N2之间时，从N2能看到明暗相间的条纹。
若起偏镜和检偏镜平行放置,如图3，则透过检偏镜N2的两相干光的振幅分别为
data/attachment/portal/201111/06/101137xyigk1ssggoski13.gif可见,除θ=45°外，在一般θ值下,A2odata/attachment/portal/201111/06/1011372mrjbm9mvmy2cokj.gifA2e；它们的位相差只决定于data/attachment/portal/201111/06/101137a1z6rjjjsztzs9fr.gif。当data/attachment/portal/201111/06/101138zoae66l0mwfibfia.gif或其整数倍时，由N2透射的光有最大光强；当data/attachment/portal/201111/06/101141sm38e88semme642c.gif及其奇数倍时，由N2透射的光强最小（θ=45°时最小为零）。
data/attachment/portal/201111/06/1011434apaxdz2arxaross.jpg对于某一给定的晶片，由于δ寑与δ〃有π的差别,所以在正交（N1⊥N2）系统和平行(N1∥N2)系统所得干涉条纹的明暗位置正好相反。
用白光照射系统时，对各种波长的光，干涉最大和最小的条件不能同时满足，因而自N2出射的光呈一定的彩色，而同一晶片，在正交系统透射光所呈的彩色与平行系统中所呈的彩色不同，这两种彩色互为补色。此外，当由正交向平行过渡或其相反过渡，即转动起偏镜和检偏镜之一时，由于位相差有突然的变化(π)，所以,出射光的彩色会随之突然由一种彩色变为它的补色。通常称之为色偏振。
色偏振是检验双折射现象的极灵敏的方法，它在检验玻璃元件有无应力及区别某些纤维方面得到相当普遍的应用。
会聚的平面偏振光干涉观察会聚的平面偏振光干涉的实验布置如图4所示,其中晶片K的光轴与晶片表面垂直并且平行于系统的光轴。如果,透镜L1和L2不放在起偏镜N1和检偏镜N2之间,因为在晶片内o光和e光都沿光轴进行，没引入位相差，所以没有干涉现象。但若利用透镜L1产生会聚于晶片K的平面偏振光，又用透镜L2将此会聚光再变为平行平面偏振光，当晶片是厚为2mm的方解石时，通过检偏镜N2可以观察到如图5所示的干涉图样。其中黑十字称等旋线，又以透镜光轴为中心的明暗相间的圆环，称等色线。
data/attachment/portal/201111/06/101144sj75skmhyx65unnj.jpgdata/attachment/portal/201111/06/101145cezesechus8x8soo.jpgdata/attachment/portal/201111/06/1011521rz2folrrl4rzql4.jpg图6a表示顺光线看去，会聚光在晶片前表面上的投影。其中,圆代表自透镜L1射出的、有相同孔径角(即在晶片表面上有相同入射角i1)的光线在该表面上的轨迹。通过圆周上各点的偏振光的振动方向在该表面上的投影,都平行于起偏镜主截面N1。在晶片K很薄的情况下，o光和e光分开得很少，因而以入射角i1射到晶片上的光线，可由图6b表示其晶体内的光路。由图6a可以看出,对于通过P、P‵、H和H‵各点的偏振光并不分解,在N1⊥N2的情况下,都不能通过检偏镜N2,其他同心圆周上与之相应的各点与此相同，因而通过N2观察时，会看到暗的十字；当N1∥N2时,这些点上偏振光都能通过N2,所以会看到亮的十字。
对于圆周上的其他各点，例如C点,平行于N1的矢量在晶体K内分解成沿该点圆周切线方向的o光和沿半径方向的e光。在近似的情况下,两光在晶片内所通过的几何路程为l‵，因而晶片K和检偏镜N2给两光造成的位相差为
data/attachment/portal/201111/06/1011525p9skupiouo9tptu.gif，式中l‵=l/cosi姈,i姈为光在晶体内的折射角，né为晶体在i2方向上e光的折射率。显然，在这种情况下,位相差只决定于i姈角。具有相同i姈的光，有相同的位相差，同在一干涉条纹上。于是，通过检偏镜看到的干涉图是一组明暗相间的同心圆环；用白光照射时，看到的干涉图是彩色同心环，同一圆环有同一彩色，故名等色线。
当晶体光轴在其他方向时，则所得的等旋线与等色线和上述的显著不同,图7就是光轴平行于表面的石英片放在N1⊥N2的系统中所看到的会聚的平面偏振光的干涉图样。
data/attachment/portal/201111/06/101200gj2bpmommmheaphr.jpg偏光显微镜中利用会聚的平面偏振光的干涉图样来测定光轴的位置已成为在切割与磨制晶体时的重要手段；对于大块晶体的定轴,已应用与图4相似的光学系统制成了晶体定轴投影仪。
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