光学5.7.ppt

*圆偏振光 在光传播方向上，电矢量以角速度w匀速转动，但大小不变；或者说电矢量的端点在垂直于光传播方向的平面内的投影是一个圆，这种光叫做圆偏振光。 5.7 椭圆偏振光与圆偏振光 * 椭圆偏振光 在光传播方向上，电矢量既改变大小，又以角速度w匀速转动；或者说电矢量的端点在垂直于光传播方向的平面内的投影是一个椭圆, 这样的偏振光叫做椭圆偏振光. 某一固定时刻t0，在传播方向上各点对应的电矢量的端点轨迹是螺旋线。随着时间推移， 螺旋线以相速前移。 椭圆(圆)偏振光, 可以由两个频率相同、振动方向互相垂直、有确定相位关系、沿同一方向传播的线偏振光合成。 反之，椭圆(圆)偏振光也可以分解为两个方向相互垂直, 有确定相位关系的同频率的线偏振光。 一、圆和椭圆偏振光的描述 一、圆和椭圆偏振光的描述 考虑 频率相同 振动方向相互垂直 的两线偏振光的叠加 两线偏振光的波动方程为 合成波的表达式为 电矢量端点的轨迹 沿z方向传播 （1） （2） 结论：电矢量E的矢端轨迹为椭圆——椭圆偏振光 消除时间因子(wt-kz)，得关于Ex、Ey的方程（电矢量E的矢端轨迹方程）： (1)式 (2)式 椭圆的一般方程 α 椭圆的一般方程 Ax -Ax Ay -Ay O Ex Ey E 椭圆与边长为2Ax、2Ay的矩形内切 Ex 在±Ax之间变化 Ey在±Ay之间变化 椭圆主轴（长轴）与x夹角α 椭圆主轴的大小和取向与这两列光波的振幅Ax、Ay ，以及它们的位相差Dj都有关系。 讨论：椭圆的形状与Ax、Ay和Dj有关，分析几种特殊情形 （1） Dj=±2kp 直线方程（一、三象限的对角线） （2） Dj=±(2k+1)p 直线方程（二、四象限的对角线） （3） Dj=±(2k+1)p/2 标准椭圆方程，主轴与坐标轴重合 若Ax=Ay，则电矢量E的矢端轨迹为圆?圆偏振光 （4）Dj=其他 一般椭圆方程 [例] 线偏振光正入射到1/4波片上，振动方向和光轴方向成45°角，则o光和e光等振幅Ax=Ay ， Dj=±p/2，出射光为圆偏振光。 二、椭圆、圆偏振光的获得 两线偏振光的叠加 频率相同 振动方向相互垂直 有确定的位相关系 沿同一方向传播 [例]设线偏振光正入射到1/4波片上，振动方向与光轴成θ角，入射光被分成o光和e光。出射后o光和e光合成的结果，一般是椭圆偏振光，当q =45°时出射光为圆偏振光。 （a） Dj=0 （b） 0 Djp/2 （d） p/2Djp （e） Dj=p （f） 0 Dj3p/2 （g） Dj=3p/2 （h） 3p/2Dj2p （c） Dj=p/2 Q1 Q2 电矢量E的旋向不同，可分为两类偏振光： 迎光传播方向观察 椭圆顺时针旋转，右旋偏振光 椭圆逆时针旋转，左旋偏振光 判据 由 相隔1/4（Dj=p/2 ）周期值的分析 左旋偏振光 右旋偏振光 [例] 若Dj=p/2 ，则 设t=t0时，ωt0- kz=0，则Ex=Ax，Ey=0，合矢量如图Q1 当t=t0+T/4 时，ωt- kz =ωt0+ωT/4 – kz = ωt0- kz +π/2，则Ex=0，Ey=-Ay，合矢量如图Q2 从Q1—Q2，顺时针旋转，为右旋偏振光 三、椭圆偏振光的旋向 若光矢量在时间上是右旋的，则在空间上一定是左旋，即“空左时右”。 在垂直于光传播方向的平面内，右旋圆偏振光的电矢量随时间变化顺时针旋转 右旋圆偏振光在三维空间中电矢量左旋 某一固定时刻t0，在传播方向上各点对应的电矢量的端点轨迹是螺旋线。随着时间推移， 螺旋线以相速前移。 1、椭圆偏振器 用起偏器获得线偏振光，垂直入射到波片上获得椭圆偏振光 2、圆偏振器 用起偏器获得线偏振光，垂直入射到1/4波片，且起偏器的透振方向与1/4波片的光轴成45° y x z d Ex Ey θ E O 光轴方向 四、自然光改造成椭圆偏振光或圆偏振光 3 部分偏振光 由自然光和完全偏振光组成的光，叫做部分偏振光，仅讨论 (1)自然光 + 线偏振光， (2)自然光 + 圆偏振光， (3)自然光 + 椭圆偏振光，