5-7橢圓偏振光與圓偏振光教案資料

5.7橢圓偏振光與圓偏振光*圓偏振光在垂直于光傳播方向的固定平面內(nèi)，光矢量的大小不變，但隨時間以角速度

旋轉(zhuǎn)，其末端的軌跡是圓。這種光叫做圓偏振光。某一固定時刻t0，在傳播方向上各點對應的光矢量的端點軌跡是螺旋線.隨著時間推移，螺旋線以相速前移。圓偏振若圓偏振光的光矢量隨時間變化是右旋的，則這種圓偏振光叫做右旋圓偏振光，反之，叫做左旋圓偏振光。若光矢量在時間上是右旋的，則在空間上一定是左旋，即“空左時右”。在垂直于光傳播方向的平面內(nèi)，右旋圓偏振光的電矢量隨時間變化順時針旋轉(zhuǎn)右旋圓偏振光在三維空間中電矢量左旋蔗糖一、圓和橢圓偏振光的描述考慮頻率相同振動方向相互垂直位相差恒定沿z方向傳播的兩線偏振光的疊加[例]上述兩線偏振光的獲得：設線偏振光正入射到波片上，振動方向與光軸成θ角，入射光被分成o光（沿y軸，初位相為φy）和e光（沿x軸，初位相為φx

）o光和e光從波片出射后有恒定的位相差傳播速度相同兩線偏振光的波動方程為合成波的波動方程為（1）；（2）圓偏振由（1）和（2）消除時間t，得關于Ex、Ey的方程（電矢量E的矢端軌跡方程）：（1）（2）電矢量E作周期性的運動，與Ex和Ey有相同的周期ω圓偏振α橢圓的一般方程結(jié)論：電矢量E的矢端軌跡為橢圓——橢圓偏振光Ax-AxAy-AyOExEyE邊長為2Ax、2Ay的矩形，橢圓與其內(nèi)切Ex在±Ax之間變化Ey在±Ay之間變化橢圓主軸（長軸）與x夾角α討論：橢圓的形狀與Ax、Ay和Δφ有關，分析幾種特殊情形（1）Δφ=0或±2π的整數(shù)倍：直線方程（一、三象限的對角線）（2）Δφ=±2π的半整數(shù)倍：例Δφ=π直線方程（二、四象限的對角線）（3）Δφ=±π/2及其奇數(shù)倍：例Δφ=π/2標準橢圓方程，主軸與坐標軸重合若Ax=Ay，則電矢量E的矢端軌跡為圓—圓偏振光（4）0<Δφ<π/2：一般橢圓方程[例]線偏振光正入射到1/4波片上，振動方向和光軸方向成45°角，則o光和e光等振幅Ax=Ay，Δφ=π/2，出射光為圓偏振光。（a）Δφ=0

（b）0<Δφ<π/2（d）π/2<Δφ<π（e）Δφ=π

（f）0<Δφ<3π/2（g）Δφ=3π/2（h）π3/2<Δφ<2π（c）Δφ=π/2Q1Q2二、橢圓偏振光的旋向合矢量E的旋向不同，可分為兩類偏振光：迎光傳播方向觀察合矢量順時針旋轉(zhuǎn)，右旋偏振光合矢量逆時針旋轉(zhuǎn)，左旋偏振光判據(jù)由相隔1/4（Δφ=π/2）周期值的分析左旋偏振光右旋偏振光[例]若Δφ=π/2，則設t=t0時，ωt0-kz=0，則Ex=Ax，Ey=0，合矢量如圖當t=t0+T/4時，ωt-kz=ωt0+ωT/4–kz=ωt0-kz+π/2，則Ex=0，Ey=-Ay，合矢量如圖從Q1—Q2，順時針旋轉(zhuǎn)，為右旋偏振光三、自然光改造成橢圓偏振光或圓偏振光1、橢圓偏振器用起偏器獲得線偏振光，垂直入射到波片上獲得橢圓偏振光2、圓偏振器用起偏器獲得線偏振光，垂直入射到1/4波片且使入射線偏振光的振動方向與光軸成45°，獲得圓偏振光yxzdExEyθEO光軸方向3部分偏振光由自然光