圆偏振光和椭圆偏振光都属于完全偏振光
大学物理——光的偏振
二、起偏和检偏 1、偏振片的起偏和检偏 起偏：使自然光（或部分偏振光）变成线偏振光的过程。 起偏：使自然光（或部分偏振光）变成线偏振光的过程。 检偏：检查入射光的偏振性。 检偏：检查入射光的偏振性。 偏振片 将待检查的入射光垂直入 自然光 射偏振片， 射偏振片，缓慢转动偏振 观察光强的变化， 片，观察光强的变化，确 定光的偏振性。 定光的偏振性。
3. 尼科耳棱镜 将两块根据特殊要求加工的方解石棱镜用折射率 将两块根据特殊要求加工的方解石棱镜用折射率 方解石棱镜 的加拿大树胶粘合成一长方柱形棱镜。 为n=1.55的加拿大树胶粘合成一长方柱形棱镜。 的加拿大树胶粘合成一长方柱形棱镜 方解石的折射率n 方解石的折射率 0=1.658, ne = 1.486 光轴在ABCD平面内方向与AB成480，入射面取ABCD面 光轴在ABCD平面内方向与AB成 入射面取ABCD面 ABCD平面内方向与AB ABCD
Ex = Ecosα Ey = Esinα
Ey
E
α
Ex
x
线偏振光的表示法： 线偏振光的表示法：
x
光振动平行板面
• • • • • •
x
光振动垂直板面
部分偏振光
某个方向的光振动占有优势。 某个方向的光振动占有优势。 有优势
自然光与线偏 自然光与 线偏 振光的混合 的混合。 振光的混合。 部分偏振光 部分偏振光的分解 部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直的 相互垂直的、 部分偏振光可分解为两束振动方向 相互垂直的 、 不等幅的线偏振光 线偏振光。 不等幅的线偏振光。 部分偏振光的表示法： 部分偏振光的表示法：
2 、光轴与主平面 当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发生双 当光在晶体内沿某个特殊方向传播时 不发生双 折射，该方向称为晶体的光轴。 折射，该方向称为晶体的光轴。 晶体的光轴 “光轴”是一特殊的“方向”,不是指一条直线。 光轴” 特殊的“ 光轴 是一特殊的 方向” 不是指一条直线。 凡平行于此方向的直线均为光轴。 凡平行于此方向的直线均为光轴。 单轴晶体： 单轴晶体：只有一个光轴的晶体 光轴 方解石、石英、红宝石、冰等。 方解石、石英、红宝石、冰等。
椭圆偏振光与园偏振光的产生和检验
一、 圆偏振光和椭圆偏振光起偏 晶体相移器件
1、椭圆和圆偏振光获得（思路及装置） （一种相移元件）
思路： 根据振动方向相互垂直、频率相同的两个简谐振动能够合
成椭圆和圆的原理，可有双折射现象获得椭圆和圆偏振光。
分析： 自然光入射到晶片上，
光轴
出射光仍为自然光。（无恒定的相位差）晶片
d
自然光透过晶片是得不到椭圆和圆偏振光的。 o e
线偏振光入射到晶片上，可分解为振动方向相 互垂直的 e 光和 o 光。
晶片：光轴 平行于表面 的晶体薄片
出射光为振动方向相互垂直的、具有固定位相关
系的线偏振光 椭圆和圆偏振光
2、椭圆和圆偏振光起偏装置（光路图） 光轴
y
λ
Ae
A0
？ x
P2 A2e
若单色光入射，且d不均匀， 则屏上出现等厚干涉条纹。色
若若dd均不匀均不匀变，，且而以以白白光光入入射射，，则则屏屏上上出出现现彩均色匀条的纹颜。色。偏振
色偏振： 由于某种颜色干涉相消，而呈现它的互补色
如 红色相消→绿色；蓝色相消→黄色
二、人为双折射
人为地造成介质的各向异性，而产生双折射。
A出
Ae 正最大时，Ao为负最大
A入
线偏振光振动面转过2 角度 A0出
A0入
1/2波片的作用—— 使线偏振光振动面转过2 角度
二、椭圆偏振光与圆偏振光的检偏
用1/4 波片C 和偏振片P 可把自然光与圆偏振光
（或部分偏振光与椭圆偏振光）区分开来。
自然光 圆偏振光
自然光 四 分 线偏振光 之
一、偏振光的干涉
P1
AC
Ao
光的偏振与光的旋转
光的偏振与光的旋转光的偏振是光学中一项重要的现象，它指的是光波在传播过程中，由于特定方向的振动分量被滤除或抑制，而使光波的振动方向偏离参考方向的现象。
而与偏振相关的一个现象是光的旋转，即光波在传播过程中沿着光轴方向旋转的现象。
本文将从光的偏振和旋转的概念、原理、应用以及相关技术等方面进行说明。
一、光的偏振光的偏振是指光波的振动方向在空间中固定不变的现象。
一束光波由许多具有不同振动方向的光波组成，通常情况下，光波的振动方向是沿着垂直于传播方向的平面分布的。
根据振动方向的不同，可以将光波分为不偏振光、线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。
1. 不偏振光不偏振光是指振动方向随机变化的光波，它是由各种不同方向的光波叠加形成的。
不偏振光一般包含了各种振动方向的光波，其振动方向没有特定规律。
2. 线偏振光线偏振光是指振动方向沿着一条直线传播的光波。
其振动方向可以是任意方向，只要沿着同一条直线即可。
线偏振光可以通过偏振片等光学元件实现。
3. 圆偏振光圆偏振光是指振动方向沿着一个圆周传播的光波。
圆偏振光可以分为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光两种，它们的振动方向沿着同一方向传播，但旋转方向相反。
4. 椭圆偏振光椭圆偏振光是指振动方向沿着一个椭圆传播的光波。
椭圆偏振光可以看作是线偏振光和圆偏振光的叠加。
椭圆偏振光可以通过有序的振动方向构成椭圆来描述。
二、光的旋转光的旋转是指光波在传播过程中沿着光轴方向产生旋转的现象。
光的旋转主要与介质的物理性质有关，尤其是光的折射率。
在介质中，折射率与光的频率和介质的物理性质密切相关，通过改变介质的物理性质，可以实现光的旋转效应。
光的旋转可以分为自旋转和外界介质诱导的旋转两种。
1. 自旋转自旋转是指光在自由空间中传播时，由于介质的自旋角动量的影响，使光波的传播方向产生旋转。
自旋转是一种固有的光学性质，与光波的振动方向和自旋角动量的关系密切。
2. 外界介质诱导的旋转外界介质诱导的旋转是指光在介质中传播时，介质的物理性质对光波的传播方向产生旋转的影响。
2.5 反射率和透射率的偏振特性
①自然光正入射(1= 00)和掠入射界面(1 900)时，
Rs Rp , Ts =Tp
因而
Pr =Pt =0
100%
R
即反射光和折射光 仍为自然光。
50%
Rs
0% 0
B
Rn Rp
90
1
n1< n2
②自然光斜入射界面时，因 Rs 和 Rp、Ts 和 Tp 不相 等，所以反射光和折射光都变成部分偏振光。
(160)
sin(1 2 ) n1 cos 1 n2 cos 2 rs = sin(1 2 ) n1 cos 1 n2 cos 2
没有优势方向
自然光的分解
1. 偏振度
部分偏振光
部分偏振光
垂直板面的光振动较强
部分偏振光的分解
平行板面的光振动较强
完全偏振光
向 传播方
面 振 动
面对光的传播方向看
光振动垂直板面
光振动平行板面
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
线偏振光
.
. . . .
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
IM Im p IM Im (154)
1. 偏振度
IM Im p IM Im (154)
式中，IM 和 Im 分别为两个特殊（正交）方向上所对 应的最大和最小光强。 ①对于完全非偏振光，P = 0； ②对于完全偏振光，P = l； ③一般的 P 值表示部分偏振光，P 值愈接近 l，光的 偏振程度愈高。
①在完全非偏振光中，Ws Wp ； ②在部分偏振光中， Ws Wp ； ③在完全偏振光中，或 Ws 0 或 Wp 0 。
椭圆偏振光和圆偏振光PPT课件
18
光轴
A D
注意：光轴仅标志一定的方向, A 并不特指某条直线。 单轴晶体： 只有一个光轴的晶体。如 B 方解石（碳酸钙、冰洲石）、 石英（水晶）、红宝石等。 双轴晶体： 有两个光轴的晶体。如云 母、硫磺、黄玉等。
D
C
19
主平面： 包含晶体光轴和给定光线的平面 3. o,e光的性质 实验表明： 1）o光是线偏振光，振动方向 垂直于o光主平面. e光是线偏振光，振动方向 平行于e光主平面. 2) 当光轴在入射面内或垂直于 入射面时， o, e光的振动方 向相互垂直。 ⒉
29
说明：1）如果光轴垂直于界 面,光正入射时, o,e光方向 相同, 速度也相同,故无双 折射 . 2)如果光轴平行于界面,光 正入射时, o,e光方向相同, 但速度不同,仍认为有双折 射.
Do D
e
D0/
De/
30
例4 负晶体光轴垂直于入射面，平行光斜入射，用 作图法确定o,e光传播方向和偏振方向，并证明 这时o,e光均遵循折射定律。
34
二、单轴晶体的主折射率 光轴垂直于入射面时,e光沿垂直于光轴 的方向传播，这时o,e光都遵循折射定律:
sini1 c n0 (O光主折射率) sini20 v 0 sini1 c ne (e光主折射率) sini2e v e
方解石(负晶体v0<ve n0 >ne) no=1.65836，ne=1.48641 石英：(正晶体v0>ve n0 <ne) no=1.54425，ne=1.55336
1. 二向色性：
是指有些晶体对不同方向振动的电矢 量，具有选择吸收的性质。 偏振片：含有平行地排列起来的长链聚合物 分子的薄膜, 具有二向色性. 如：电气石（天然）、聚乙烯醇（人工）。 透振方向：垂直于长链方向。
第五章光的偏振椭圆偏振光与圆偏振光
14
C X
(5)如果1/4波片的厚度为：
2
3 4
5 4
3 2
正椭圆偏振光
7 4
2
10
二. 椭圆偏振光和圆偏振光的获得
由前面的学习知道，要获得椭圆（或圆）偏振光， 首先必须先有两束同频率、振动方向相互垂直，且有确 定的相位关系，并沿同一方向传播的线偏振光。 这可以让一束线偏振光通过波片来实现。
4）当Δφ 取除±kπ 以及±(2k+1)π/2且Ax=Ay之外的值，光
矢量E的矢端的轨迹是一个椭圆。椭圆偏振光也有右旋和左 旋之分。
正椭圆偏振光。长、短轴分别与X、Y轴重合。
1
当 0<< 时，为右旋椭圆偏振光； 当 << 2 时，为左旋椭圆偏振光； ( 2 k 1) 且 A x A y 时， 是 特别地,当 2
把一个起偏器透振方向与1/4波片的光轴成450 组成的器件，称为圆偏振器或圆起偏器。
17
总结：
偏振态
E x Ax cos(t kz) E y Ay cos(t kz )
当Δφ 取不同值时，光振动有不同的状态，这就是光的 偏振态。 光的偏振态有：圆偏振，椭圆偏振，线偏振，自然光 和部分偏振光。前3种可以说是纯偏振态。
E 2Ex E y E 0 A A Ax A y
2 x 2 x
椭圆偏振光圆偏振光
2.3 光纤的光学特性
光纤的光学特性有折射率分布、最 大理论数值孔径、模场直径及截至波 长等。
1.折射率分布
光纤折射率分布，可用下式表示：
n2 n1 1 2(r / a)
d 1/ 2
其中，n1为纤芯折射率，n2为包层折射率，a为芯半径，r为 离开纤芯中心的径向距离，Δ为相对折射率差，Δ=(n1 − n2 )/
因此，对于给定波长，单模光纤的芯径要比多模光纤小。 例如，对于常用的通信波长 (1550 nm)，单模光纤芯径为 8～12 mm，而多模光纤芯径 > 50 mm。
2. 按光纤截面上折射率分布分类
按照截面上折射率分布的不同可以将光 纤分为阶跃型光纤 (Step-Index Fiber， SIF) 和渐变型光纤 (Graded-Index Fiber， GIF)，其折射率分布如图所示。
光纤的数值孔径（NA）是一个小于1的无量纲的数，其值通常
在0.14到0.50之间。数值孔径对光源耦合效率、光纤损耗、弯曲 的敏感性以及带宽有着密切的关系，数值孔径大有利于光耦合。 但是数值孔径太大的光纤模畸变加大，使得通信带宽较窄。
光纤的数值孔径 – 梯度光纤
折射率分布
1/ 2 0r a n1 1 2(r / a) n( r ) 1/ 2 n ( 1 2 ) n1 (1 ) n2 ra 1
4. 按按套塑(二次涂覆层)分类
按套塑可以将光纤分为松套光纤和紧套光纤。 紧套光纤就是在一次涂覆的光纤上再紧紧地套上一层尼 龙或聚乙烯等塑料套管，光纤在套管内不能自由活动。 松套光纤，就是在光纤涂覆层外面再套上一层塑料套管， 光纤可以在套管中自由活动。
套塑光纤结构
5. 按光纤的工作波长分类
反射和折射的偏振特性
部分偏振光
部分偏振光
垂直板面的光振动较强
部分偏振光的分解
平行板面的光振动较强
完全偏振光
向 传播方
面 振 动
面对光的传播方向看
光振动垂直板面
光振动平行板面
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
线偏振光
.
. . . .
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
线偏振光
.
. . . .
Wr 2 Wt n2 cos 2 2 t R = =r ; T = Wi n1 cos 1 Wi
1）自然光的反射、折射特性 根据前面有关反射率和折射率的讨论，在不同入射角 的情况下，自然光的反射、折射和偏振特性如下： ①自然光正入射（1= 00）和掠入射界面（1 900） 时，
自然光反射率的变化规律为： (ⅲ)当1=B时，由于Rp=0，Pr=l，所以反射光为完全 偏振光。例如，光由空气射向玻璃时，布儒斯持角为
n2 B = arctan =560 40 n1
由反射率公式可得 Rs=15％，因此，反射光强
1 I r =Rn I i = (Rs +Rp )I i =0.075 I i 2
.
检偏器
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
自然光
. . . .
.
检偏器
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
自然光
. . . .
.
检偏器
1. 偏振度
为便于研究，可将任意光矢量视为两个正交分 量（例如，s 分量和 p 分量）的组合，因此，任意 光波能量都可表示为
W Ws Wp
①在完全非偏振光中，Ws Wp ； ②在部分偏振光中， Ws Wp ； ③在完全偏振光中，或 Ws 0 或 Wp 0 。 偏振度的定义是，在部分偏振光的总强度中完全偏振 光所占的比例，即
浅谈偏振光的产生和应用
浅谈偏振光的产生和应用作者：李翔泽来源：《西部论丛》2019年第01期摘要：光的偏振是一种物理现象。
随着时代的发展，光的偏振现象被越来越多的人熟知和应用。
光的偏振现象也使得人类对光传播的规律理解更进一步，是人类在光学研究中一大突破。
现阶段，偏振光已广泛应用于國防，科研，生产和生活之中。
本文对于偏振光的产生和应用进行了一定的阐述。
关键词：光的偏振偏振状态偏振光一、偏振光的定义及分类（一）偏振光的定义通常，光的矢量被包含在光源的所有方向上，并且它的振幅在所有可能的方向上都是相等的，这种光被称为自然光。
而偏振光指的是其振动方向恒定，或者是具有一定规律性的光矢量。
偏振光的产生是由于光矢量分布不均匀。
（二）偏振光的分类完全偏振光：根据光波电矢量端部波前轨迹形状的不同，偏振光大致可分为平面偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光三种类型。
平面偏振光和圆偏振光都属于椭圆偏振光，是它的一种特殊存在形式。
椭圆偏振光和圆偏振光能够看成是具有恒定相位关系和垂直振动方向的两个线偏振光的组合。
部分偏振光：部分偏振光的偏振态相对于完全偏振光的偏振态来说要更加复杂一些。
简单来说，在垂直于光传播方向的平面上，含有各种振动方向的光矢量，如果光振动在某一方向更显著，使得光的偏振态并不均匀，这时就会产生部分偏振光。
不难看出，部分偏振光其实是自然光和完全偏振光的叠合。
二、常用的偏振光产生方法方法一：可以通过反射、双折射、多重折射和选择性吸收等几种方法来获得平面偏振光。
反射光为完全偏振光，其特征是平行于入射平面的振动比垂直于入射平面的振动小一些。
折射光是部分偏振光。
一般光学玻璃具有以上的特性。
因此，利用多个平行玻璃片就可以获得平面偏振光。
方法二：使用偏振片产生偏振光。
偏振片可以吸收垂直振动的光，是一种采用特殊方法制造的薄膜，它具有二色性。
这意味着某些物质可以吸收光在某一方向上的振动，并且只允许垂直于光的振动方向的通道。
因此，可以利用偏振膜的二色性来获得偏振光。
圆偏振光和椭圆偏振光
Ex
E
y
1
i
E0ei0
考虑到光强 I = E2x + E2y，有时将琼斯矢量的每一个
分量除以 I ， 得到标准的归一化琼斯矢量。
10, 10,
x
y
2 2
11,
cos sin
,
45
2 2
1i ,
左旋
2 1 2 i
右旋
如果两个偏振光满足如下关系，则称此二偏 振光是正交偏振态：
2
Ey E0 y
2
2
Ex E0 x
Ey E0 y
cos
sin
2
式中：=yx 。这个二元二次方程在一般情况下表
示的几何图形是椭圆，如图所示。
y
y
x
b
2E0y
O
x
a
2E0x
椭圆偏振参量
一般而言，相位差 和振幅比 Ey/Ex 的不同，决定了椭圆形
状和空间取向的不同，从而也就决定了光的不同偏态。
Ex
E
y
E0 E0
e i x
x
ei y
y
这个矩阵通常称为琼斯矢量。是确定光波偏振态的一
种简便方法。对于在I、III象限中的线偏振光，有
x = y = 0 。琼斯矢量可表为：
Ex
E
y
E0 x
E0
y
ei0
对于左旋、右旋圆偏振光,
y x = ±/2，E0x = E0y = E0
e 2
i
Ex
“”号对应右旋圆偏振光，“” 左旋圆偏振光。
通常规定逆着光传播的方向看，E顺时针方向旋转时，称 为右旋圆偏振光。反之，称为左旋圆偏振光。
圆偏振光与椭圆偏振光自然光
通过偏振片 后的偏振态
线偏振光
偏振片绕光的传播方向转动 一周光强的变化 光强不变化
部分偏振光 线偏振光
线偏振光 圆偏振光 线偏振光 线偏振光
线偏振光
光强有变化，但无消光位置（两 次最大，两次最小） 光强有变化，且有消光位置， （两次最大，两次消光） 光强不变化 光强有变化，但无消光位置（两 次最大，两次最小）
Ａ
I A A 2 AA cos( 2 ) cos
2 2
2
2 A (1 cos 2 cos )
2
Ａ
(1 / 4) I 0 (1 cos 2 cos ).
因此屏幕上的最大光强和最小光强分别为
I max (1 / 4) I 0 (1 cos 2 )
Ao 2 A sin 30 cos 60
0Leabharlann 0Ae 2 A cos 30 0 cos 30 0
由于投影引起的附加相位差，故两相干光的相位差 为（）．过Ｎ2后的相干光强为 I Ao22 Ae22 2 Ao 2 Ae 2 cos( / 2)
Ao22 Ae22 ( A sin 30 0 cos 60 0 ) 2 ( A cos 2 30 0 ) 2 5 2 5 A I0. 8 16
x x k 1 x k (n0 ne )
代入数据得：x＝7.41mm。
（2）设通过P1的线偏振光的振幅为A，则通过石英尖 劈后，分解成o光和e光，其振幅分别为：
Ae A cos30
2
0
Ao A sin 30
0
0
它们通过P2后，在P2方向的投影分别为：
A2e A cos 30
椭圆偏振光与圆偏振光圆偏振光
★例5-3设一水晶棱镜的顶角A为60度，光轴与棱镜主截面垂直，钠光以最小偏向 角的方向在棱镜中折射，用焦距为0.5m的透镜聚焦，no=1.54425,ne=1.5536,试求o 光和e光两谱线的间隔为多少？
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5.6 椭圆偏振光与圆偏振光
5.6.1 圆偏振光和椭圆偏振光的描述
a.定义
5.1 自然光与偏振光 偏振度
纵波—波的振动方向对传播方向具有对称性。 前 言
横波—波的振动方向对传播方向没有对称性。
偏振
5.1.1光的偏振性
{光
（频率）
单色光 复色光
电矢量
E
光矢量
偏振态—在垂直于光传播方向的平面内光矢量的振动状态。
第2页/共60页
自然光
偏振态的分类 完全偏振光
部分偏振光
平面偏振光 (线偏振光)
e
• •o
偏 振 片
以入射方向为轴旋 转方解石 双折射的两束光振动方 向相互垂直
第14页/共60页
双折射会映射出双像：
双 折折射射现现象 方解石晶体
第15页/共60页
e光的像
纸纸纸面面面
双双 折折 射射
光 光光光光光光
当方解石晶体旋转时
o 光的像
{ o光的像不动 e光的像围绕 o光的像旋转 第16页/共60页
解：
i0 i1 90
tan i1
n空气 n水
1 1.33
tan i2
n玻 n水
1.5 1.33
i1 365620 i2 482616
i2 i1 112956
第12页/共60页
5.3 单轴晶体的双折射
5.3.1寻常光和非寻常光
自然光
第五章光的偏振椭圆偏振光与圆偏振光
Ax
Ay
X
Ax
5
Ex Ax cos(t kz0 )
轨迹方程 推导过程：
E y Ay cos(t kz0 )
2 Ex Ex cos(t kz0 )= ,sin(t kz0 )= 1 2 Ax Ax
cos(t kz0 ) cos
x
左旋椭圆偏振光电矢量 随时间逆时针旋转
椭圆偏振光可以看成是由两列频率相同，振动方向 相互垂直，沿同一方向传播，且具有固定相位差的线偏 振光的合成。 设两线偏振光沿 z 方向传播,在 z = z0的平面内, 两光振动表达式为
E x A x cos( t kz 0 ),
E y A y co s( t kz 0 ).
通常把一个恰当取向的起偏器和一块波片组合在 一起，叫做椭圆偏振器。自然光通过椭圆偏振器后转 化为椭圆偏振光。
16
要使自然光转化为圆偏振光，首先必须通过一个 起偏器产生线偏振光。其次使它垂直地入射到一块 1/4波片上，并使起偏器的透振方向与1/4波片的光轴 成450角，自然光通过时，即可得到圆偏振光。
2 Ey Ex 2 1 2 Ax Ay 2 2
E y Ex 2 Ay Ax
1
2 Ey 2 Ay
2 2 2 Ey Ex Ex 1 2 2 1 2 Ax Ay Ax
put (1) int o :
2 Ey Ex 2 1 2 Ax Ay
d (2k 1)
4(no ne )
对于负晶体，则o光(x方向)和e光（y方向）间的相位差为：
y x e o (2k 1)
2
自然光`圆偏振光`椭圆偏振光`自然光与圆偏振光的混合光的识别物理学院
自然光、圆偏振光、椭圆偏振光、自然光与圆偏振光的混合光的识别物理学院07级王进光20071001119一. 各种光的产生概念自然光源（如日光，各种照明灯等）发射的光是由构成这个光源的大量分子或原子发出的光波的合成。
这些分子或原子的热运动和辐射是随机的，它们所发射的光振动，出现在各个方向的几率相等，这样的光叫做自然光。
自然光经过媒质的反射、折射或者吸收后，在某一方向上振动比另外方向上强，这种光称为部分偏振光。
如果光振动始终被限制在某一确定的平面内，则称为平面偏振光，也称为线偏振光或完全偏振光。
偏振光电矢量E的端点在垂直于传播方向的平面内运动轨迹是一圆周的，称为圆偏振光，是一椭圆的则称为椭圆偏振光。
获得线偏振光的方法由晶体双折射产生偏振当自然光入射于某些各向异性晶体时，在晶体内折射后分解为两束平面偏振光，并以不同的速度在晶体内传播，可用某一方法使两束光分开，除去其中一束．剩余的一束就是平面偏振光。
尼科耳(Nicol)棱镜是这类元件之一(图1)。
它由两块经特殊切割的方解石晶体，用加拿大树胶粘合而成。
偏振面平行于晶体主截面的偏振光可以透过尼科耳棱镜，垂直于主截面的偏振光在胶层上发生全反对而被除掉。
图 2图一2．圆偏振光和椭圆偏振光的产生如图2所示，当振幅为A的平面偏振光垂直入射到表面平行于光轴的双折射晶片时，若振动方向与晶片光轴的夹角为，则在晶片表面上o光和e光的振幅分别为和，它们的相位相同，进入晶片后，o光和e光虽然沿同一方向传播，但具有不同的速度。
因此，经过厚度为d 的晶片后，o光和e光之间将产生相位差δ：（1）式中表示光在真空中的波长，n0和ne分别为晶体中o光和e光的折射率。
（1）如果晶片的厚度使产生的相差，这样的晶片称为1/4波片。
平面偏振光通过1/4波片后，透射光一般是椭圆偏振光，当时，则为圆偏振光；但当和时，椭圆偏振光退化为平面偏振光。
换言之，1/4波片可将平面偏振光变成椭圆偏振光或圆偏振光；反之，它也可将椭圆偏振光或圆偏振光变成平面偏振光。
圆偏振光、椭圆偏振光如何检验？知识交流
圆偏振光、椭圆偏振光如何检验？首先讨论它们产生的原理。
圆偏振光、椭圆偏振光产生的原理如图10— 2所示图10 — 2当一束自然光经起偏器后，得到线偏振光再入射到波片时，被分成E。
和Ee两个振动分量，由于它们在晶体内的传播速度不同，通过波片后产生一定的位相差，出射后两束光速度相同，合成后一般得到椭圆偏振光，o光相对e光的位相差为=2π/λ ×（no- ne）dd —波片厚度在满足以下两个条件时，出射光是圆片振光：1.起偏器的透光轴与波片的快（慢）轴夹角α= 45°2.两束光在波片中产生位相差=（2m +1）× π/ 2 (m = 0; ±1; ±2; )或Δ= ( no – ne ) d =（m + 1/ 4）λ可见，该波片是λ/4波片，因此线偏振光只有通过λ/4波片才可能产生圆偏振光。
如何检验圆偏振和椭圆偏振光呢？一般采用以下两种方法：1、让圆或椭圆偏振光透过检偏器，通过旋转检偏器观察能量变化，来确定光的偏振态。
2、将圆偏振或椭圆偏振光变换成线偏振光，再通过马吕斯定律进行检验为什么圆偏振光经1/8 波片后成为椭圆偏振光？圆偏振光相位差不是PI/2吗。
+PI/4后怎么就变成了线偏振光。
这个很好解释么，圆偏振光原来的相位差是pi/2，线偏振光的相位差是pi或者是0，除了这个之外，所有的相位差，造成的偏振态形状都是椭圆的。
圆偏振本来pi/2，你经过λ/8波片，相位差加pi/4，那你用你的原来的pi/2+pi/4=3pi/4，相位差既不是0，也不是pi，自然就不是线偏振光，所以自然是个椭圆偏振的，怎么可能变成线偏振的？还有你这个问题太诡异了，题目里面问，为什么变成椭圆光，内容里面却问怎么就变成线偏振光，你到底是要问什么？只有经过λ/4波片的圆偏振，才能变成线偏振，还有通常都没有人用什么λ/8波片，都是λ/4的或者λ/2的波片，不知道楼主从哪里看来的λ/8波片？λ/4波片合成椭圆偏振光的原理是什么原理就是给本来没有相位差或者相位差是pi的线偏振光，附加上了pi/2的相位。
椭圆偏振光、圆偏振光、偏振光的检验
垂直射入波片的线偏光，分解成O光其振动方向垂直于入射面，
垂直光轴；分解成的e光振动方向平行于入射面，平行于光轴。 入射波片的线偏光的振幅 A I 0 / 2
Ae A cos
AO A sin
若C为1/4波片，即=/2，且若=450，则从C出射圆偏振光 若C为1/4波片，且450、 900或00，则出射椭圆偏振光 若C不为波长片也不是半波片，即 k 时，且450、
起偏器
o
椭圆 偏光
线偏光
M
c
Ae
N
AO A sin
Ae A cos
AO
AON
(no ne )d 2 /
o
AeN
AO A sin Ae A cos
AON A sin cos
AeN A cos sin
M
c
Ae
N
2 / (no ne )d
17-8 旋光现象 实验发现，线偏光通过某些透明介质后，它的电振动方 向将绕着光的传播方向旋转过某一角度，称为旋光现象。
这种介质称为旋光物质。如石英、糖、酒石酸钾钠等
F
M
C
N
C 是旋光物质，例如是晶面与光轴垂直的石英片 F 为滤色片；M为起偏器；旋光物体放在两个正交的偏振片 M与N之间，将会看到视场由原来的零变亮，把检偏器 N 旋 转一个角度，又可得到零视野。
2
若入射光的线偏振方向与外电场方向成450角，且M与N 偏振方向相互垂直，调节电压使其发生相长干涉，则有：
2k '1 l (ne no ) klE 2
2
k ' 0,1,2,
偏振光分类
偏振光分类《偏振光分类》嘿，你知道偏振光吗？这玩意儿可有点意思呢。
今天咱就来聊聊偏振光的分类。
偏振光啊，就像是一群很有个性的小光精灵，它们有着不同的特点，所以就被分成了不同的类别。
首先呢，有平面偏振光。
这就好比是一群排着整齐队伍的小光精灵，它们都在同一个平面里振动。
我给你说啊，我有一次在海边玩的时候，看到那种波光粼粼的水面。
那水面上的反光啊，就有点像平面偏振光的感觉。
我当时戴着偏光太阳镜，哇，那个效果超明显的。
没戴眼镜之前，那水面的反光晃得我眼睛都快睁不开了，感觉就像无数个调皮的小光精灵在乱蹦跶，拼命往我眼睛里钻。
但是一戴上偏光太阳镜，嘿，神奇的事情发生了。
那些刺眼的光一下子就变得柔和起来了，就好像那些原本乱成一团的小光精灵被一个指挥官给指挥得规规矩矩的，都在同一个平面里乖乖振动了。
我就好奇呀，这偏光太阳镜咋这么厉害呢？后来才知道，原来是利用了平面偏振光的原理。
这平面偏振光啊，它的振动方向就像一条直线一样，规规矩矩的，所以能被偏光镜给调整。
然后呢，还有圆偏振光。
这圆偏振光就像是一群小光精灵在跳圆圈舞。
它们的振动方向啊，是不停地绕着传播方向旋转的，就像在画一个个的圆。
我记得我有一次玩那种激光笔，把激光笔照在一个特殊的晶体上。
那个晶体呢，就把激光变成了一种很奇妙的光，看起来有点像漩涡一样。
我当时就在想，这会不会就是圆偏振光呢？后来一查资料，还真有点像。
这圆偏振光啊，它不像平面偏振光那么“老实”地在一个平面振动，而是像个调皮的舞者，旋转着自己的舞步，一圈又一圈。
再就是椭圆偏振光啦。
椭圆偏振光呢，就介于平面偏振光和圆偏振光之间。
它的振动轨迹就像个椭圆。
这就好比是那些小光精灵跳舞的时候，既没有圆偏振光那么圆润地旋转，也不像平面偏振光那么规规矩矩地在一个平面振动，而是走出了一种椭圆的轨迹。
我在做一个小实验的时候，用一些镜片组合起来观察光。
发现有些光的样子看起来有点像被压扁了的圆偏振光，当时我就琢磨，这会不会就是椭圆偏振光呢？经过反复试验和学习，还真是呢。
完全偏振光
完全偏振光：
1、线偏振光。
光矢量端点的轨迹为直线，即光矢量只沿着一个确定的方向振动，其大小随相位变化、方向不变，称为线偏振光。
2、椭圆偏振光。
光矢量端点的轨迹为一椭圆，即光矢量不断旋转，其大小、方向随时间有规律的变化。
3、圆偏振光。
光矢量端点的轨迹为一圆，即光矢量不断旋转，其大小不变，但方向随时间有规律地变化。
思维扩展
部分偏振光：在垂直于光传播方向的平面上，含有各种振动方向的光矢量，但光振动在某一方向更显著，不难看出，部分偏振光是自然光和完全偏振光的叠加。
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格林定理 V ds div Vd
divF F
斯托克斯公式
E
B t
D
B 0
V dl rotV dσ
c
磁通变化－》环形电场
rot F F
i j k x y z
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Chapter 8 光的电磁理论基础
§8.1.2 积分形式的麦克斯韦方程组
AD ds V d V
上式是高斯定律的常用形式。右端被积量是空间自由电荷 密度，积分域是某一体积Ｖ，积分值是该体积内的总自由电荷密 度。
Chapter 8 光的电磁理论基础
§8.1.2 积分形式的麦克斯韦方程组
AD ds V d V
D.ds: 流过面元ds的电通量，积分表示自体积内部通过封闭曲面向外流出的 电通量，其数量等于上式右端的总自由电荷. --空间自由电荷密度
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Chapter 8 光的电磁理论基础
§8.1.2 积分形式的麦克斯韦方程组
CH dl
A
J
D t
ds
麦克斯韦-安培定律 H : 磁场强度, H = B/, : 磁导率
J : 电流密度, J.ds 流过面元ds的电流强度. D ：位移电流密度
t
电流产生环形磁场
单位
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Chapter 8 光的电磁理论基础
§8.1.1 电磁场的基本认识
1：静电场、静磁场及其表现 在静止电荷周围有静电场，在恒定电流周围有静磁场。
电场的表现为：处在电场中的带电物质要受到电场力的作 用，这个力的大小和方向与描述电场的物理量—电场强度E有 关。
电场强度 E: V/m, N/C; 磁感应强度 B: T, Wb/m2, N/(A. m); 电通密度 D: C/m2; 磁场强度 H: A/m
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Chapter 8 光的电磁理论基础
§8.1.3 微分形式的麦克斯韦方程组
§8.1 电磁场基本方程– Maxwell Equation
光的电磁理论的提出是人们在电磁学方面已有 了深入研究的结果。1864年麦克斯韦把电磁规律总 结为麦克斯韦方程组，建立起完整的经典电磁理论， 同时指出光也是一种电磁波，从而产生了光的电磁 理论。到目前为止，它仍然是阐明大多数光学现象 以及掌握现代光学的一个重要基础。
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§8.1.2 积分形式的麦克斯韦方程组
AB ds 0
磁场高斯定律, 而右端恒为零。这意味着流入和流出任一封闭曲面的 磁通量永远相等，磁场没有起止点。 右端不出现类似电荷的“磁荷”项， 是因为迄今没有在实验上找到单独的磁荷
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电位移矢量起止于存在自由电荷的地方 磁场无起止点
H
J
Байду номын сангаас
D t
位移电流同普通电流皆可产生环形电场
散度和旋度描述考察点周围场的方向和大小是如何随空间变化的。 一个矢量在某点的散度表征了该点产生或吸收这种场的能力。 一个矢量在某点的旋度表征了场在该点周围的旋转情况。
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D: 描述电场的量，称为电通密度(矢量)或电位移(矢量)
D 0E P
E: 媒质中的电场强度 0: 真空的介电常数， P: 是电极化强度(矢量), 对空气, 玻璃等 P = 0
D 0 (1 )E 01 1 1
相对介电常数，
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§8.1.2 积分形式的麦克斯韦方程组
cE
dl
A
B t
ds
E -- 电场强度; B – 磁感应强度
变化的磁场可以产生电场，电场不—定要由电 荷产生，变化的磁场产生电场, 是法拉第电磁感应 定律的—个形式。式中的负号表示出变化磁场所产 生的电场具有阻碍磁场变化的趋势。
Chapter 8 光的电磁理论基础
第8章 光的电磁理论基础 §8.1 电磁场基本方程 §8.2 光波在介质界面上的反射和折射 §8.3 光波的偏振特性 §8.4 光波的叠加
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Chapter 8 光的电磁理论基础
空气与玻璃等满足均匀、各向同性、透明、无源媒质
均匀、各向同性：，，与位置无关。 透明： ＝0, J = 0。 无源：＝0。
Chapter 8 光的电磁理论基础
§8.1.4 物质方程
JD
E E
H
1
B
电导率; 介电常数; 磁导率
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Chapter 8 光的电磁理论基础
§8.1.5 均匀、各向同性、透明、无源媒质中电磁波
磁场的表现为：处在磁场中的带电物质要受到磁场力的作 用，这个力的大小和方向与描述磁场的物理量—磁感应强度B 有关。
电场和磁场由带电物质及其运动产生，并通过对带电物质 的作用而表明其存在。
2：电磁场是矢量场：E和B都是矢量
3：电荷做加速运动时，所产生的电磁场将随着时间变化， E 和B不仅是位置坐标的函数，还是时间的函数。