第五章 光的偏振.pptVIP

一、横波与偏振现象 对于纵波，包含传播方向与振动方向的任一平面都没有什么不同，称之为振动方向对传播方向具有对称性 二、线偏振光 如果光在传播过程中电矢量的振动只限于某一确定的平面内，则这种光称为平面偏振光。由于平面偏振光的电矢量在与传播方向相垂直的平面上的投影为一条直线，故又称为线偏振光。 三、自然光 四、部分偏振光 五、偏振度 四、马吕斯定律 四、马吕斯定律 五、反射光的偏振态 六、透射光的偏振态 二、椭圆偏振光的旋向 一、平面偏振光的检定 椭圆偏振光：在光的传播方向上，电矢量的端点在波面内描 绘出一个椭圆 圆偏振光： 在光的传播方向上，电矢量的端点在波面内描 绘出一个圆（椭圆偏振光的特例） 考虑 频率相同 振动方向相互垂直 位相差恒定 沿z方向传播的两线偏振光的叠加 [例]上述两线偏振光的获得：设线偏振光正入射到波片上，振动方向与光轴成θ角，入射光被分成o光（沿y轴，初位相为φy）和e光（沿x轴，初位相为φx ） o光和e光从波片出射后 有恒定的位相差 传播速度相同 一、圆和椭圆偏振光的描述 两线偏振光的波动方程为 合成波的波动方程为 （1）； （2） 由（1）和（2）消除时间t，得关于Ex、Ey的方程（电矢量E的矢端轨迹方程）： （1） （2） 电矢量E作周期性的运动，与Ex和Ey有相同的周期ω α 椭圆的一般方程 结论：电矢量E的矢端轨迹为椭圆——椭圆偏振光 Ax -Ax Ay -Ay O Ex Ey E 边长为2Ax、2Ay的矩形，椭圆与其内切 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 讨论：椭圆的形状与Ax、Ay和Δφ有关，分析几种特殊情形 （1） Δφ=0或±2π的整数倍： 直线方程（一、三象限的对角线） （2） Δφ=±2π的半整数倍：例Δφ=π 直线方程（二、四象限的对角线） （3） Δφ=±π/2及其奇数倍：例Δφ=π/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） 0Δφπ/2： 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，Δφ=π/2，出射光为圆偏振光。 （a） Δφ=0 （b） 0 Δφπ/2 （d） π/2Δφπ （e） Δφ=π （f） 0 Δφ3π/2 （g） Δφ=3π/2 （h） π3/2Δφ2π （c） Δφ=π/2 Q1 Q2 合矢量E的旋向不同，可分为两类偏振光： 迎光传播方向观察 合矢量顺时针旋转，右旋偏振光 合矢量逆时针旋转，左旋偏振光 判据 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 ，则 设t=t0时，ωt0- kz=0，则Ex=Ax，Ey=0 当t=t0+T/4 时，ωt- kz =ωt0+ωT/4 – kz = ωt0- kz +π/2，则Ex=0，Ey=-Ay 从Q1—Q2，顺时针旋转，为右旋偏振光 二、椭圆偏振光的旋向 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波片且使入射线偏振光的振动方向与光轴成45°，获得圆偏振光 y x z d Ex Ey θ E O 光轴方向 三、自然光改造成椭圆偏振光或圆偏振光 仅用一个检振器，可唯一确定平面偏振光 光强变化 有消光：平面偏振光 无消光 （待定） 部分偏振光 椭圆偏振光 光强不变 （待定） 自然光 圆偏振光 旋转偏振片 被检光 旋转偏振片 ? 波片 自然光 圆偏振光 自然光 线偏振光 光强变化且消光 圆偏振光 光强不变为自然光 用? 波片和检振器，可区分自然光和圆偏振光 二、自然光和圆偏振光的检定 旋转偏振片 ? 波片 椭圆偏振光 线偏振光 光强变化且消光 椭圆偏振光 光强变化无消光 部分偏振光 部分偏振光 部分偏振光 三、部分偏振光和椭圆偏振光的检定 P α 在两块共轴的偏振片P1 和P2 之间放一块厚度为的波片d，光轴方向如图 x o P · y 光轴方向 E1 θ d z P1 的作用：获得线偏振光 波片的作用：将入射的线偏振光分解成两束相互垂直的、有 固定位相差的线偏振光 P2 的作用：把两束线偏振光引到同一方向上来 一、 偏振光干涉典型的实验装置 y P1 P2 设P1 与y（波片光轴）的夹角为θ，P2 与y的夹角为α A1 Ae Ao A2e 过P1 后振幅为 A1 过波片后分为 θ α A2o 过P2 后振幅为 设两振动为相干的，位相差为 ，合振动强度为 二、 线偏振光干涉的