光波的数学表达 叠加原理【精选-PPT】.ppt

某些部分不反射光的反射镜的反射光的叠加（光栅雏形） 光波在水与空气界面上各处折射 时的相对程差及其叠加结果 光的折射定律：入射角正弦与折射角正弦之比等于两种介质的折射率之比的倒数 最短的光程所对应的相对程差最小，光程 为最短 三、光的折射与直线传播的近似 各种折射路径的光程差 光波在均匀介质中按不同路径传播时的相对程差及其叠加原理 四、结论 1、在近似的情况下，光波传播的总效果可看成来自一截面很小的光束（光线）的贡献。 2、费马定理(Fermat principle)：连接空间两点之间的光线，不论是直线、折线或曲线，其所经历的光程与邻近光程相比，是最短的。 在均匀介质中传播时，光线是直线。 在不同的介质中传播时，为折线； 在折射率连续变化的介质中传播时，则为连续的曲线。 光线的方向垂直于光波的波面，与k的方向一致。 实际光路取极值是指光的实际光路与邻近光路相比较，取极大值、极小值或稳定值。 极小 光程△ 光路 （a） 光程△ 光路 极大 （c） 光程△ 光路 （b） 稳定 费马原理的三种极值 费马原理的三种极值 2 - 6 振动方向相互垂直的光波的叠加 椭圆偏振光 一、三大类波的叠加 第一类：角频率ω相同，振动方向相同的简谐波的叠加。如：驻波（standing waves）、波的干涉和衍射。 第二类：不同角频率ω，从而波矢 k 不同，但振动方向相同的简谐波之叠加。如：拍波、波包、脉冲和光调制。 第三类：角频率相同ω，两个振动方向不同的简谐波经相位延迟后，其同方向的分量叠加。如：各向异性晶体的寻常光和非常光。 二、 对于两个振动方向不同的光波，可分解为振动方向相同和振动方向相互垂直两部分。 1、 两个初相位相等，频率为ω的单色光，一个振动方向平行于 x 轴，一个平行于 y 轴 两个振动方向相互垂直、初相位相等的平面偏振光的叠加 两个在正交方向上振荡并具有等初相位的线偏振光，可合成一个线偏振光。 振幅的大小： 振动的方向与 x 轴的夹角： 2、 两个振动初相位不等，频率为ω的单色光的叠加 两个振动方向相互垂直、初相位不等的平面偏振光的叠加 合成的电场强度 E 矢量的端点之轨迹为沿 z 轴方向行进的椭圆螺旋线。此轨迹在oxy 平面上的投影为一个椭圆。这种偏振光为椭圆偏振光（elliptically polarized light ） 椭圆偏振光 （a）左旋椭圆偏振光 （b）右旋椭圆偏振光 圆偏振光： 线偏振光： m为正整数 左旋偏振光：当迎着光波的传播方向观察时，光矢量的端点沿顺时针方向旋转。反之为右旋偏振光。 左旋偏振光 右旋偏振光 各种相位差情况下的椭圆偏振光 光的偏振态可分为三类，七种：自然光（一种）、完全偏振光（三种）、部分偏振光（三种） 自然光与完全偏振光的叠加为部分偏振光。 自然光与线偏振光的叠加为部分线偏振光。 自然光与椭圆偏振光的叠加为部分偏振光。 自然光与圆偏振光的 叠加为部分圆偏振光。 三种完全偏振态的光：椭圆偏振光、线偏振光、圆偏振光。后两种是第一种的特例。椭圆的离心率最小时为直线，最大时为圆。 线偏振光的表示法： . . . . . . . . . 光矢量在屏平面内 光矢量与屏平面垂直 光矢量与屏平面斜交 自然光的表示法： . . . . . . . . . . . . . 部分偏振光： 如果将自然光中的两个垂直分量中的其 中一个分量部分地削弱，所得的光线称为部 分偏振光。 部分偏振光表示法： . . . . . . . . 偏振片：有些薄膜材料能吸收某一方向 的光振动，而只让与这个方向垂直的光振动 通过，这个方向称为偏振化方向。称这些薄 膜为偏振片。 自然光通过偏 振片后变为线偏振 光，称为起偏。 自 偏 振 化 方 向 然 光 线 偏 振 光 偏振片 偏振片又可用 来检验光线的偏振 化程度，称为检偏。 起偏与检偏 . . . . . 起偏器 检偏器 自然光 线偏振光 偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化 . 偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化 起偏器 检偏器 . . . . 自然光 线偏振光 . 偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化 起偏器 检偏器 . . . . 自然光 线偏振光 . 偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化 起偏器 检偏器 . . . . 自然光 线偏振光 . 两偏振片的偏振化方向相互垂直