现代光学基础04章(1332KB).ppt

斯托克斯列矩阵各分量的直观意义： 光波的总光强 光振动的“优势方向”（线偏振光的振动方向或 椭圆偏振光的长轴方向） 优势方向接近X轴 优势方向接近Y轴 优势方向在450或1350方向，或为圆偏振光 从另一方面说明光振动的“优势方向” 反映光振动的旋向 右旋 左旋 线偏振光 优势方向接近450线 优势方向接近1350线 优势方向在X轴或Y轴上，或为圆偏振光 例：已知椭圆偏振光 可计算得： 优势方向在一、三象限中靠近X轴 为右旋偏振光 二、斯托克斯参量的物理意义及其对非偏振光的描述 第四章偏振光学矩阵 §4.3斯托克斯列矩阵 斯托克斯矩阵可描述全偏光、部分偏振光与自然光。 斯托克斯参量是可测量的量，其量纲是光强； 琼斯列矩阵仅可描述全偏光； 部分偏振光： 部分偏振光可分解为偏振光+自然光： 自然光 偏振光 第四章偏振光学矩阵 §4.3斯托克斯列矩阵 自然光： 偏振光： 偏振度：全偏光分量与该光波总强度之比 第四章 偏振光学矩阵 第四章偏振光学矩阵 §4.1 偏振光的第一种矩阵表示： 琼斯列矩阵 §4.2 偏振光的第二种矩阵表示： 斯托克斯列矩阵 第四章偏振光学矩阵 1、光的偏振性 纵波： 波的振动方向和波的传播方向相同。 横波： 波的振动方向和波的传播方向相互垂直。 纵波对于波传播方向具有对称性 通过波的传播方向所作的所有平面内，振动情况都是一样的。 横波对于波传播方向没有对称性 通过波的传播方向所作的诸多平面中，包含振动方向的那个平面和其他平面不同。 2、光的偏振态 电矢量的各种不同的振动状态。 常见的光的偏振态： 光波： 光波是横波，具有偏振性。 振动方向对于传播方向的不对称性叫做光的偏振。 只有横波才有偏振现象。 自然光 部分偏振光 线偏振光 圆偏振光 椭圆偏振光 §4.1 偏振光的第一种矩阵表示：琼斯列矩阵 一、偏振光的琼斯列表示 各种偏振态的光，都可用振动互相垂直的两列波的叠加来描述 光波的复指数表达式： 其中： 且 琼斯列矩阵 §4.1琼斯列矩阵 第四章偏振光学矩阵 归一化琼斯列矩阵： 偏振光强度： 琼斯列矩阵 电矢量端点轨迹的投影为圆。 ???????????????????????????????????? ?????????????????????? 迎着光的传播方向观察。 圆偏正光 §4.1琼斯列矩阵 第四章偏振光学矩阵 偏振态 琼斯列矩阵 强度 归一化的琼斯列矩阵 右旋正椭圆 左旋正椭圆 右旋圆偏振 左旋圆偏振 §4.1琼斯列矩阵 第四章偏振光学矩阵 偏振态 琼斯列矩阵 强度 归一化的琼斯列矩阵 一，三象限线偏振 二，四象限线偏振 沿Y轴线偏振 沿X轴线偏振 1、 时，旋向为左； 时，旋向为右。 2、 椭圆长轴位于一、三象限 椭圆长轴与x轴成 角 椭圆长轴位于二、四象限 椭圆长轴与x轴成 角 3、 一、三象限线偏光 线偏光与x轴成 角 二、四象限线偏光 线偏光与x轴成 角 右旋正椭圆偏振光 右旋圆偏振光 4、 左旋正椭圆偏振光 左旋圆偏振光 §4.1琼斯列矩阵 第四章偏振光学矩阵 二、偏振光的叠加与分解 一束单位强度的左旋圆偏光与右旋圆偏光相加 ?强度为2沿X轴的线偏光 ?与X轴夹角为 的线偏光 （一）叠加： 1、两束光位相相同： 2、前者比后者位相超前 一束与X轴成 角，在一、三象限振动的单位线偏振光 一束与X轴成 角，在二、四象限振动的单位线偏振光 ?沿X轴的线偏振光 1、两束光位相相同： ?右旋圆偏振光 2、后者比前者位相落后 §4.1琼斯列矩阵 第四章偏振光学矩阵 笛卡儿基矢量对 （二）分解： 1、正交琼斯矢量（正交偏振） 正交归一的矢量对： 两个琼斯矢量正交且强度均为1 任一琼斯矢量可分解为： 即： §4.1琼斯列矩阵 第四章偏振光学矩阵 选取任意的椭圆偏振基矢 （强度为1，可不必正交） 为任意复数 2）广义琼斯矢量 §4.1琼斯列矩阵 第四章偏振光学矩阵 三、坐标旋转引起的琼斯矩阵的变化 （为酉矩阵， ） 此变换波的强度不变 第四章偏振光学矩阵 §4.2琼斯列矩阵在偏振光学中的应用 例如：旋光介质的琼斯矩阵 线偏振光通过旋光介质，振动面发生旋转，旋转角 旋光现象： 为介质厚度， 称为旋光比例系数 解释线偏光可以看作是两列同方向传播的旋转方向相反的圆偏振光的合成。在旋光介质中，左旋和 右旋的圆偏振光传播的速度不同。在晶体中，经过距离d后，位相 滞后为 ????????????