第五章光的偏振自然光與偏振光課件

第5章 光的偏振（

Polarization

of

Light

）光的干涉和衍射現(xiàn)象揭示了光的波動性，光的偏振現(xiàn)象證實了光的橫波性。這些都是對光的波動理論的有力證明。在光與物質(zhì)相互作用時，橫波振動著的電矢量起主要作用，電矢量的各種振動狀態(tài)使光具有各種偏振態(tài)。EvH1光學(xué)教程—第五章第一節(jié)

自然光與偏振光第二節(jié)線偏振光與部分偏振光第三節(jié)單軸晶體的雙折射現(xiàn)象第四節(jié)光在晶體中的波面第五節(jié)光在晶體中的傳播方向第六節(jié)偏振器件第七節(jié)橢圓偏振光和圓偏振光第八節(jié)偏振態(tài)的實驗檢驗第九節(jié)偏振光的干涉*第十節(jié)光彈性效應(yīng)和電光效應(yīng)*第十一節(jié)旋光現(xiàn)象*第十二節(jié)偏振態(tài)的矩陣表述2光學(xué)教程—第五章§5.1

自然光與偏振光3光學(xué)教程—第五章5.1.1

光的偏振性偏振：波的振動方向相對于傳播方向的不對稱性，叫偏振。橫波的振動相對于傳播方向不是軸對稱的。沿縱波的傳播方向作任意平面，波的運動情況相同，具有對稱性，即：縱波的振動相對于傳播方向是軸對稱的。這就是說，橫波具有偏振性，而縱波不具備偏振性。光是橫波，應(yīng)該具有偏振性。振動面：振動方向與傳播方向組成的平面。4光學(xué)教程—第五章光是橫波,

光的振動方向應(yīng)始終與光的傳播方向垂直.但是,當(dāng)光的傳播方向確定以后，在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)

, 光振動的方向仍然具有不確定性，也就是說，光矢量還可以有不同的振動狀態(tài)，我們稱在垂直于光傳播方向的二維平面內(nèi)，光矢量的振動狀態(tài)叫做光波的偏振態(tài).光波按偏振態(tài)來劃分，可分為五種：（1）自然光；（2）部分偏振光；（3）線偏振光；（4）圓偏振光；（5）橢圓偏振光。也可以是以上幾種偏振狀態(tài)的組合。5光學(xué)教程—第五章1.自然光實際普通光源發(fā)出的光都屬于自然光。（激光除外）普通光源中包含許許多多分子和原子,不同的原子或分子所發(fā)出的光波,或同一原子不同時刻所發(fā)光波,其振動方向、振幅、初始相位各不相同.在垂直于光傳播方向的平面內(nèi),

在觀測時間間隔內(nèi),光振動在各個方向的幾率相同,沒有哪一個方向占更大優(yōu)勢. 這種光稱為自然光.電矢量對于光的傳播方向是軸對稱分布的.即沿著各個方向振動的振幅都相等。如圖自然光6光學(xué)教程—第五章自然光由于這些光振動來自不同的原子或分子，因此它們之間沒有固定的相位關(guān)系，故不可能進行矢量合成。對自然光，若把所有方向上的光振動都投影到相互垂直的兩個方向上則在這兩個方向上的平均振幅相等。注意由此可見，自然光可以分解為兩個強度相等，振動方向相互垂直的獨立的光振動。兩個互相垂直方向是任選的.分解的結(jié)果是一樣的.7光學(xué)教程—第五章但是注意：自然光的上述分解后，兩個相互垂直的振動分量之間，由于沒有確定的相位關(guān)系，所以不能合成一個單獨的矢量。若自然光的強度為I0，則由此可得：自然光的等效方法一束自然光可等效為:光振動方向相互垂直、等振幅、互不相干、光強度各占一半的兩束光.表示該光的振動方向垂直于紙平面；自然光的一種表示方法表示該光的振動面就在紙平面內(nèi)。8光學(xué)教程—第五章振動面如果光在傳播光程中電矢量的振動只限于某一確定平面內(nèi)，即只沿一個固定方向振動時，這種光稱為線偏振光(完全偏振光).線偏振光圖示法：光振動平行畫面EEyExyxα光振動垂直畫面線偏振光的光矢量可分解在兩個相垂直的方向上9光學(xué)教程—第五章2.線偏振光3．部分偏振光在與光傳播方向垂直的平面內(nèi)，光振動具有各種振動方向，但不同方向的振幅不同，在某一方向上的振幅最大，而在與之正交的方向上振幅最小，這種光稱為部分偏振光。部分偏振光的振動也可以把各個方向的振動分解成兩個相互垂直的線偏振光。10光學(xué)教程—第五章分解后的兩個線偏振光振幅不等，相位也無關(guān)聯(lián)。因而也不可能合成為一個單獨的矢量。部分偏振光可表示為：11光學(xué)教程—第五章為了定量描述部分偏振光，引入偏振度的概念：12光學(xué)教程—第五章定義：Imax為部分偏振光最大振幅對應(yīng)的光強，

Imin為最小振幅對應(yīng)的光強。當(dāng)Imin

＝0時，P＝1， 即為線偏振光。當(dāng)Imax

＝

Imin時，P＝0， 即為自然光。對于部分偏振光，

0<Imin

<Imax

,

0<P<1。偏振光的應(yīng)用：3D電