第32卷，第10期 2012年10月
光谱学与光谱分
析
Spectroscopy and Spectral Analysis
精确测量石英晶体旋光率的光谱分析法
马丽丽，吴福全*，郝殷殿中，苏富芳，史萌
Vol.32,No.10,pp2615-2619
October, 2012
曲阜师范大学激光研究所，山东省激光偏光与信息技术重点实验室，山东曲阜273165
摘要提出一种精确测量石英晶体旋光率的光谱分析法。利用光学矩阵方法对测量原理进行了分析，指出通过测量由两个平行放置的偏光镜和石英晶体所组成系统的透射曲线就可以精确计算出石英晶体的旋光率；并利用分光光度计设计实验，验证了该方法的正确性。对实验数据进行了处理，拟合出了旋光色敬方程，对比Lowry的公式，所得出的公式在可见光范明内的更为精准。对实验数据进行了误差分析，结果表
明；选取厚的石英晶体，长的测量波段、低的扫描速度、小的狭缝宽度都有利于提高测量精度。关键词光谱学；光谱分析法；旋光色方程；旋光晶体；旋光率；厚度误差
中图分类号：0433.1
引言
文献标识码：A
DOI; 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2012)102615-05
1
Mp,
石英晶体作为-一种重要的旋光晶体，被广泛应用于制作
各种类型的旋光器件。人工生长的石英晶体远比天然石英晶体的纯度高，并具有和天然石英品体相同的优点，比如物理化学性质稳定，机械强度高，抗光损伤阀值大，透射光谱范围宽等，目前使用大多为人工石英晶体。石英品体的旋光性是指单色线偏振光沿晶体光轴方向在晶体中传播时，振动面会发生转动。由石英晶体制作的案光器件应用广泛(1-3)，因此对石英品体能光率的测量非常有必要。本研究给出了利用光谱分析法测量石英旋光率的原理，并进行了实验验证，证明这是一种方便、有效、精确的测量方法。
测量原理 1
用于测量石英晶体光轴方向厚度的光路和所建立的主轴坐标系如图1所示。图中，P：和P：为两人射端面平行放置的格兰-泰勒偏光棱镜，P，和P：的晶体光轴方向均在zy平面内，P：的透振方向与y轴的夹角为6;，P：的透报方向与 y轴的夹角为62，S为由晶体光轴垂直于通光表面的石英晶
体加工而成的平行平板。P，和P，的Muller矩阵为[ 收稿日期：2012-04-11，修订日期：2012-07-30
cos26, sin26 0
cos26; cos*26; sin26cs28
0
sin26; sin26,cos26, sin*20 0
Lo
0 o o
(1)
对应P,和P:，i分别取i=1和i=2S的Muller矩阵为[4]
rl
Ms
o o Lo
0 cos2a sin2a 0
0 sin2a cos2a 0
0
0 0 0
(2)
其中。为石英晶体的旋光角，与人射光的波长有关，旋光角@满足(s)
a=pd
(3)
式中，d为石英晶体的厚度，β为石英晶体的旋光率，β的取值与人射光的波长、旋光物质的性质、温度等因素有关。
选择图1中所示的坐标zy为主轴坐标系，沿轴方向传播的人射光S。的斯托克斯量可表示为[")
1
S = l
Pcos2βcos20 Pcos2psin20 Psin2p
(4)
式中，I。为人射光的强度，P表示偏振度，β和6分别为偏振态在邦加球上的经度、纬度。根据光的邦加球表示法，当P =0时，代表非偏振光，当P=1时，代表完全偏振光，当0 1时，无意义。
基全项目：国家青年科学基金项目(11104161)和山东省优秀中青年科学家奖励基金(2011BSB01110)资助
作者简介：马丽丽，女，1977年生，曲阜师范大学博士研究生
*通讯联系人
万方数据
e-mail; fqwu@mail. qfnu. edu. cn
e-mail, Lily9981tom com