第5章光的偏振.ppt

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1、2.振动面：振动面：由光矢量的振动方向和光的传播由光矢量的振动方向和光的传播 方向组成的面。方向组成的面。3.线偏振光的分解：线偏振光的分解：线偏振光的光振动可沿线偏振光的光振动可沿两个相互垂直的方向分解。两个相互垂直的方向分解。EEyExyx o线偏振光的分解线偏振光的分解 依依赖赖于于x,y方向的方向的选选取。取。思考：分解后的两振动相位关系如何思考：分解后的两振动相位关系如何?光振动垂直板面光振动垂直板面线偏振光的表示法线偏振光的表示法 光振动平行板面光振动平行板面4.线偏振光的表示法线偏振光的表示法1二、自然光二、自然光(非偏振光非偏振光)1.普通光源发光的是自然光普通光源发光的是自然

2、光普通光源所发的光普通光源所发的光自自 然光然光(natural light)又称又称非偏振光非偏振光(a)自然光自然光(b)自然光的分解自然光的分解自然光及其分解自然光及其分解 2.自然光的分解自然光的分解自然光的光振动可分解为两个自然光的光振动可分解为两个振动方向振动方向相互相互垂直的、垂直的、振幅振幅相等的、无固定相等的、无固定相位差相位差的振动。的振动。2一束自然光可分解为两束一束自然光可分解为两束 振动方向相互垂直的振动方向相互垂直的、等幅的等幅的、不相干的不相干的 线偏振光线偏振光。总光强总光强 I=Ix+Iy 非相干叠加非相干叠加 Ix=Iy=(1/2)I 自然光的表示法自然光的

3、表示法3.自然光表示法自然光表示法 三、部分偏振光三、部分偏振光(partial polarized light)1.部分偏振光部分偏振光部分偏振光部分偏振光是是彼此无固定相位关系、振动彼此无固定相位关系、振动 方向任意、不同方向上振幅不同的大量光方向任意、不同方向上振幅不同的大量光 振振动动的的组组合。合。32.部分偏振光的分解部分偏振光的分解(b)部分偏振光的分解部分偏振光的分解(a)部分偏振光部分偏振光 部分偏振光及其分解部分偏振光及其分解 可分解为两束可分解为两束 振动方向振动方向相互垂直的、相互垂直的、振幅振幅不等的、不等的、无固定无固定相位差相位差的的 线线偏振光偏振光 3.部分偏

4、振光的表示部分偏振光的表示4.偏振度偏振度 让光束垂直入射到偏振片让光束垂直入射到偏振片(见后见后)上，以光束传播方向为轴，上，以光束传播方向为轴，旋转偏振片，测出透过偏振片的最大光强旋转偏振片，测出透过偏振片的最大光强Imax和最小光强和最小光强Imin ，则则偏振度偏振度为为 线偏振光线偏振光(属完全偏振光属完全偏振光)P=1 自然光自然光(非偏振光非偏振光)P=0 部分偏振光部分偏振光 0 P e (正常光速度大正常光速度大)正晶体正晶体 负负晶体晶体 e o ，(ne e)o t e t光轴光轴 负晶体负晶体(o e)子波源子波源 正晶体、负晶体中正晶体、负晶体中o光和光和e光的子波面

5、光的子波面 24三、惠更斯作图法三、惠更斯作图法单轴单轴晶体，晶体，以以负负晶体晶体(o e)为为例例 惠更斯作图法惠更斯作图法(例例1)光轴光轴晶体晶体 oe自然光自然光 1.光轴光轴 界面，自然光正入射界面，自然光正入射o、e速度相同速度相同无双折射无双折射 2.光光轴轴 界面，自然光正入射界面，自然光正入射 惠更斯作图法惠更斯作图法(例例2)e oe o光轴光轴晶体晶体 o、e传播方向相同，传播方向相同，但速度不同，但速度不同，有有双折射双折射 o、e的主平面：的主平面：屏面是屏面是o和和e的主平面，的主平面，o振振动为动为，e振振动为动为|253.光轴光轴 界面，且垂直入射面，界面，且

6、垂直入射面，自然光斜入射自然光斜入射 惠更斯作图法惠更斯作图法(例例3)晶体晶体 光轴光轴iroreo votveteo ecte光光形式上形式上满足折射定律，满足折射定律，4.光光轴轴与界面斜交，自然光正入射与界面斜交，自然光正入射 惠更斯作图法惠更斯作图法(例例4)o e晶体晶体光轴光轴 e方解石方解石光轴光轴 o eo 265 晶体光学器件晶体光学器件 一、晶体起偏器件一、晶体起偏器件1.晶体的二向色性晶体的二向色性某些晶体对某些晶体对o光和光和e光的吸收有很大差光的吸收有很大差 异，异，这这叫晶体的叫晶体的二向色性二向色性 2.偏振棱镜偏振棱镜用偏振棱镜可获得高质量的线偏用偏振棱镜可获

7、得高质量的线偏振光。振光。27二、晶体相移器件二、晶体相移器件1.晶片晶片-位相延迟片位相延迟片ydxAoe 线偏振光线偏振光光轴光轴晶片晶片 结构：是光轴平行结构：是光轴平行 表面的晶体薄片表面的晶体薄片。作用作用：通过厚为：通过厚为d的晶片，的晶片，o、e光产生光程差为光产生光程差为|no-ne|d 2.波波(晶晶)片：有特定厚度的晶片片：有特定厚度的晶片当当o、e光在晶片中光在晶片中 的的光程差为光程差为 的某个特定倍数的某个特定倍数时，这样的时，这样的 晶片晶片(有特定厚度有特定厚度)叫波晶片叫波晶片，简称，简称波片波片。28(1)四分之一波片四分之一波片(quarter-wave p

8、late)|no-ne|d=/4，|=/2(2)二分之一波片二分之一波片(halfwave plate)|no-ne|d=/2，|=(3)全波片：全波片：|no-ne|d=，|=2 296 圆圆偏振光偏振光 椭圆椭圆偏振光偏振光 一、一、圆圆偏振光和偏振光和椭圆椭圆偏振光偏振光 1.圆偏振光和椭圆偏振光圆偏振光和椭圆偏振光在垂直于光的传播方向的平面内，在垂直于光的传播方向的平面内，光矢量光矢量按按一定频率一定频率旋转旋转(左旋或右旋左旋或右旋)、光矢量的、光矢量的矢端矢端轨迹轨迹是个是个圆圆的光称的光称圆偏振光圆偏振光；轨轨迹迹是是椭圆椭圆的称的称椭圆椭圆偏振光偏振光 圆圆、椭圆椭圆偏振光都是

9、偏振光都是完全偏振光完全偏振光 右旋圆偏振光右旋圆偏振光右旋椭圆偏振光右旋椭圆偏振光 圆偏振光与椭圆偏振光圆偏振光与椭圆偏振光 30规定规定：面对：面对光的传播方向看，光的传播方向看，光矢量光矢量顺时针转顺时针转的称的称右旋右旋圆圆(或椭圆或椭圆)偏振光偏振光某时刻右旋圆偏振光某时刻右旋圆偏振光 E随随z的变化的变化 0 y yx z传播方向传播方向 /2xE光矢量光矢量逆时针转逆时针转的称的称左旋左旋圆圆(或椭圆或椭圆)偏振光偏振光 2.圆圆(椭圆椭圆)偏振光的分解偏振光的分解(1)圆偏振光的分解圆偏振光的分解圆偏振光的光矢量可分解为两个垂直圆偏振光的光矢量可分解为两个垂直的光振的光振动动

10、Ex=Acos t Ey=Acos(t /2)31(2)椭圆椭圆偏振光的分解偏振光的分解 Ex=Axcos t Ey=Aycos(t+)yxExEyEExyExEy 圆偏振光与椭圆偏振光的分解圆偏振光与椭圆偏振光的分解 (a)圆偏振光的分解圆偏振光的分解(b)椭圆偏振光的分解椭圆偏振光的分解二、二、椭圆椭圆偏振光和偏振光和圆圆偏振光的偏振光的获获得得 1.椭圆椭圆偏振光的偏振光的获获得得 32A晶片晶片椭圆偏振光椭圆偏振光线偏振光线偏振光 光轴光轴 椭圆偏振光的获得椭圆偏振光的获得 2.圆偏振光的获得圆偏振光的获得P45 /4片片自然光自然光圆圆偏偏振振光光圆起偏器圆起偏器线偏振光线偏振光偏振片偏振片 圆偏振光的获得圆偏振光的获得 33