12.5 椭圆偏振光和圆偏振光

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椭圆偏振光和圆偏振光

•
•
io
•
•
n1
图19-12
n2 r
•
•
实验证明, 此时入射角io和反射角r之和恰为90(反射光线折射光线)，即 io+r=90 (19-2)
23
io+r=90
sinio n2 sinr n1
sinio sinr
sins9(i0nioio
)
图19-12
sinio cosio
tgio
n2 n1
解透射光强:
IIoco2(sA)cos2
E
Io[coA scoA s(2)2]
p1
4
A
p2
2 c o c s o cs o ) s c ( o ) s( 图19-11 19
IIo[co A scoA s(2)2 ] 4
极值条件:
dI d Io [cA o cso A s 2 ) ( ] siA n 2 ( ) 0
7700~6200Å 6200~5900Å 5900~5600Å 5600~5000Å 5000~4800Å 4800~4500Å 4500 ~3900Å
3.9×1014 ~4.8 ×1014Hz 4.8×1014 ~5.1 ×1014Hz 5.1×1014 ~5.4 ×1014Hz 5.4×1014 ~6.0 ×1014Hz 6.0×1014 ~6.3 ×1014Hz 6.3×1014 ~6.7 ×1014Hz 6.7×1014 ~7.7 ×1014Hz
椭圆偏振光和圆偏振光
引子本章开始的研究对象: 光。光是什么？近代物理认为，光既是一种波动(电磁波)，又是一种粒子(光子)。就是说，光是具有波粒二象性的统一体。光学通常分为几何光学、波动光学和量子光学三部分。我们首先研究光的波动性。波动光学是当代激光光学、信息光学、非线性光学和很多应用光学的重要基础。波动最重要的特征是具有干涉、衍射和偏振现象。

椭圆偏振光与园偏振光的产生和检验

§5.5 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

大学物理光学：5 椭圆偏振光、圆偏振光、偏振光的检验

)
A2 cos4 A2 sin4 2A2 cos2 sin2 cos2
A2(cos2 sin2 )2 A2
结论：在分振动面干涉的装置中，在相互垂直的方位上输出光强互补，即一个旋转的检偏器从任意两个相互垂直的方位，对任意偏振态的光所检出的光强之和，必然等于被检验的偏振态的光强。这称为互补原理。
在电场、磁场中，材料光学性质的研究，
在实际应用中有着广阔的前景
20克Biblioteka 效应(电光效应)实验装置电光效应又称克尔效应, 非晶体或液体在强电场中会具有双折射性质
45º 45º
C
C'
克
尔盒 l
P2
P1
给克尔盒加电场,屏幕变亮.
l ( ne
no )
klE 2
kl U
d
21
§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。
• 光弹现象
• 克尔效应
§8 旋光现象
作业：3-17、3-19
1
1
2
1
2
2
振动合成示意图
1 32
2
1
4 3 2
2
2
§5 椭圆偏振光、圆偏振光、偏振光的检验
• 椭圆偏振光、圆偏振光的产生
椭圆偏振光和圆偏振光都是完全偏振光，均可等效为两个具有恒定相位差、相同振动频率、振动方向相互垂直的线偏振光。
提纲
§5 椭圆偏振光、圆偏振光、偏振光的检验
• 椭圆偏振光、圆偏振光的产生
• 线偏振光垂直通过波片后的偏振态
• 偏振态的检验 §6 分振动面的干涉—偏振光干涉
• 偏振片M与N的透振方向相互垂直（MN) • 偏振片M与N的透振方向相互平行（M//N)

椭圆偏振光和圆偏振光PPT课件

A D B C B C
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

(3)当入射线偏振光的振动方向与1/4波片的光轴成450 角时，则Ax＝Ay，＝±/2，则从1/4波片出射的光即为右旋（左旋）圆偏振光。 (4)当入射的偏振光的振动方向平行于1/4波片的光轴或垂直于1/4波片的光轴，则出射光仍为平行或垂直于光轴振动的线偏振光。
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

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。

圆偏振与椭圆偏振光

圆偏振与椭圆偏振光在日常生活中，我们经常接触到各种类型的光。

有些光线是直线传播的，称为线偏振光；而另一些光线则具有一定的弯曲特性，称为圆偏振光或椭圆偏振光。

本文将探讨圆偏振与椭圆偏振光的概念、性质以及应用领域。

首先，我们来了解一下圆偏振光的概念。

圆偏振光是指电场矢量在光传播方向上作圆周运动的光。

具体来说，电场矢量的大小保持不变，但方向随时间变化，呈现出一个完整的圆周轨迹。

圆偏振光可以按照其旋转方向分为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光。

左旋圆偏振光中，电场矢量逆时针旋转；而在右旋圆偏振光中，电场矢量顺时针旋转。

与圆偏振光相比，椭圆偏振光的电场矢量在光传播方向上呈现出一个椭圆轨迹。

椭圆偏振光可以看作是左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的叠加。

椭圆偏振光的椭圆轨迹的长轴方向和旋转方向决定了光的性质，如偏振程度、主轴方向和相位差等。

圆偏振和椭圆偏振光在许多领域中都有重要的应用。

例如，在通信领域，光纤传输中常用到的光信号就是圆偏振光。

圆偏振光可有效减小传输过程中的光信号损失，并提高数据传输的速率和可靠性。

此外，圆偏振光在光电子器件中的应用也十分广泛，如偏振片、偏振旋转器等。

另外，椭圆偏振光在显微镜领域也有重要的应用。

对于某些材料，例如生物样品，它们对特定偏振方向的光敏感。

通过使用椭圆偏振光，可以改变光的偏振状态，从而观察和分析材料的特性，以及检测样品中可能存在的缺陷或异常。

此外，圆偏振与椭圆偏振光还可以用作光学显微镜、光谱分析等领域的研究工具。

通过研究光在物质中的传播和相互作用的过程，我们可以更深入地了解物质的性质和结构。

这对于科研工作者和工程师来说具有重要意义，有助于他们设计和优化光学器件，实现更高效的光学功能。

总结起来，圆偏振与椭圆偏振光是光学中的重要概念。

它们具有各自独特的性质和应用领域。

通过探索其原理和特性，我们可以更好地理解光的行为和物质的相互作用规律，为科学研究和工程应用提供有力支持。

高二物理竞赛圆偏振光和椭圆偏振光通检偏器后强度的变化课件

（3）区分依据：（a）若圆偏振光为右旋光，则
入 / 2, / 2,出＝-
出射线偏振光的偏振方向位于二四象限。（b）若圆偏振光为左旋光，则
入 / 2, / 2,出 0
出射线偏振光的偏振方向位于一三象限。
1．圆偏振光和椭圆偏振光通过
检偏器后强度的变化
1）圆偏振光通过旋转的检偏器后光强的变化
Ey E
P
I0
I
O Ex
圆偏振光
旋转偏振片P一周，出射光强不变化
出射光强为：I
1 2
I0
Байду номын сангаас
E2
入射（分解）相位差入
入射到波晶片上的光束沿 o和 e振动方向
分解成两个互相垂直分振动时产生的相位差。
附加相位差
光束通过波晶片时，由于o光和e光
传播速度不同形成的相位差。
2
(no
ne )d
从波晶片出射后形成的总相位差：出＝入＋
产生圆偏振光的办法设入射到波晶片上的线偏振光的振幅为E0，
振动方向与 e 轴夹角为
（1）让： / 4
（2）选取 / 2 波晶片。
则：Ee E0 cos,Eo E0 sin, Ee Eo
入 0, , / 2, 出入 / 2
出射光就成为圆偏振光。
产生椭圆偏振光的一种办法
1）让 0, / 4, / 2 2）选取 / 2波晶片
此时：入 0, ， / 2
出入＋ / 2 但：Ee 0 , Eo 0 , Ee Eo
出射光就成为椭圆偏振光。
2）椭圆偏振光通过旋转的检偏器后光强的变化
P
y Ey
E
I0
（a）若出射光强有变化，且有消光位置，则入射光是线偏振光。

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

圆偏振光和椭圆偏振光

其琼斯矢量可表为：
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。

椭圆偏振光与圆偏振光的转换

椭圆偏振光与圆偏振光的转换分析：刘良清审核：吕超1、偏振光的描述任何偏振光可分解为两个线偏振光的正交组合，设某偏振光的电场矢量E 可分解为两个正交电场矢量x E 和y E 的组合。

即ˆˆx y E E i E j =+ (1.1)其中x E 和y E 分别代表沿ˆi方向和ˆj 方向振动的电场分量，他们可分别表示为：()()cos cos x x y y E A kz t E B kz t =−ω+ϕ⎧⎪⎨=−ω+ϕ⎪⎩ (1.2) 用复振幅表示，即()()()() ()()y x yxj kz t j kz t x y j j j kz t j j kz t E E e E eAe BeeA Be e −ω+ϕ−ω+ϕϕϕ−ωΔϕ−ω=+ =+ =+ (1.3)其中x y Δϕ=ϕ−ϕ为两个正交偏振态组合的相位差，该相位差决定了合成光束的偏振态。

当,0,1,2...n n Δϕ=π =时，即为线偏振；/2,0,1,2...n n Δϕ=π+π =时，即为椭圆偏振；而振幅量A和B 则决定了合成光束椭圆程度，A=B 时为圆偏振光。

忽略含时与波动传输因子项，用Jones 矩阵描述，则光场的偏振态组合可表示为：j A E Be Δϕ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦(1.4) 一个沿椭圆偏振轴放置的相位延迟波片的Jones 矩阵表示为：00xy j j e M e δ δ⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎣⎦ (1.5) 则光场通过一个相位延迟波片后的矩阵描述为：21E ME = (1.6) 2、椭圆偏振光通过波片的变换椭圆偏振光两个独立的线偏振成分的相位差满足/2,0,1,2...n n Δϕ=π+π =。

为了方便(不会影响后面的结果)，即假设相位差/2Δϕ=π，偏振比B/A=b;则通过一个倾斜放置的波片后，如图1所示，波片的快轴与Y 轴的夹角为θ，波片的相位延迟量为δ，光场的变换矩阵为：cos sin 10cos sin 1sin cos 0sin cos x j y E E e bj δ⎡⎤θ−θθθ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥θθ−θθ⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦ (2.1) 当()2//2e o d n n δ=π−λ=π时称为四分之一波片。

圆偏振光与椭圆偏振光自然光

入射光的偏振态自然光
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

椭圆偏振光和圆偏振光课件

振动方向的比较
椭圆偏振光的振动方向沿着长轴方向，而圆偏振光的振动方向是围绕传播方向旋转的。
椭圆偏振光的振动方向有两个分量，而圆偏振光只有一个垂直于传播方向的振动分量。
传播方向的比较
椭圆偏振光在传播过程中，其电场矢量的端点轨迹为椭圆，而圆偏振光在传播过程中，其电场矢量的端点轨迹为圆。
椭圆偏振光的电场矢量在垂直于传播方向的平面上振动，而圆偏振光的电场矢量在垂直于传播方向的平面上以恒定速度旋转。
圆偏振光的产生机制
圆偏振光可以通过两种方式产生：一种是利用二向色性介质和线性电偶极子辐射的相干叠加；另一种是通过法拉第效应，即通过在透明介质中旋转透射平面。
在第一种产生机制中，二向色性介质可以使得自然光转化为线偏振光，而线性电偶极子辐射的相干叠加则可以将线偏振光转化为圆偏振光。
在第二种产生机制中，当自然光通过旋转透射平面时，其偏振态会发生变化，经过多次反射和透射后，最终形成圆偏振光。
椭圆偏振光和圆偏振光课件
目录
• 椭圆偏振光的基本概念 • 圆偏振光的基本概念 • 椭圆偏振光和圆偏振光的特性比较 • 椭圆偏振光和圆偏振光的应用场景 • 椭圆偏振光和圆偏振光的实验研究
01
CATALOGUE
椭圆偏振光的基本概念
什么是椭圆偏振光
椭圆偏振光是一种电磁波，其电场矢量在垂直于传播方向的平面上振动，并沿着传播方向呈椭圆
THANKS
感谢观看
圆偏振光的分类
根据电场矢量端点在垂直于传播方向上画出的轨迹形状的不同，圆偏振光可以分为右旋圆偏振光和左旋圆偏振光两种。
右旋圆偏振光的电场矢量端点在垂直于传播方向上画出的轨迹是一个顺时针的圆，而左旋圆偏振光的电场矢量端点在垂直于传播方向上画出的轨迹则是一个逆时针的圆。

椭圆偏振光与圆偏振光

椭圆的一般方程
结论：电矢量E的矢端轨迹为椭圆——椭圆偏振光边长为2Ax、2Ay的矩形，椭圆与其内切
Ey
Ay
E
Ex 在±Ax之间变化 Ey在±Ay之间变化
α
Ex Ax
-Ax
O -Ay
椭圆主轴（长轴）与x夹角α 2 Ax Ay tg 2 2 cos 2 Ax Ay
讨论：椭圆的形状与Ax、Ay和Δφ有关，分析几种特殊情形
x
左旋椭圆偏振光电矢量随时间逆时针旋转
一、圆和椭圆偏振光的描述考虑
频率相同位相差恒定振动方向相互垂直
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 ）有恒定的位相差 y x o光和e光从波片出射后传播速度相同两线偏振光的波动方程为圆偏振
椭圆偏振
在垂直于光传播方向的固定平面内, 光矢量的方向和大小都在随时间改变, 光矢量的端点描出一个椭圆, 这样的偏振光叫做椭圆偏振光. y
完全偏振光 , 可以由两个互相垂直的，有相位关系的 , 同频率的线偏振光合成. 反之, 一完全偏振光也可以分解为两个任意方向 , 相互垂直 , 有相位关系的同频率的线偏振光.
若圆偏振光的光矢量随时间变化是右旋的，则这种圆偏振光叫做右旋圆偏振光，反之，叫做左旋圆偏振光。若光矢量在时间上是右旋的，则在空间上一定是左旋，即“空左时右”。
y
x
0
y
z
x
在垂直于光传播方向的平面内，右旋圆偏振光的电矢量随时间变化顺时针旋转
蔗糖
右旋圆偏振光在三维空间中电矢量左旋

椭圆偏振光与圆偏振光圆偏振光

8
★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。
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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
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双折射会映射出双像：
双折折射射现现象方解石晶体
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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
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5.3 单轴晶体的双折射
5.3.1寻常光和非寻常光
自然光

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。

chap5-2椭圆偏振光和圆偏振光

k
o光和e光叠加后成为椭圆偏振光。
椭圆偏振光和圆偏振光
1.2
波片(又称相位延迟片)
波片是按一定要求切割（例如光轴平行于表面）
的晶体薄片。
Ae
y
A
x
光轴
P
λ
线偏振光 d

Ao 光轴
Ae

A Ao
通过厚为d 的晶片，o、e光产生相位差：
n e n o d
2

椭圆偏振光和圆偏振光
o光和e光的振幅，与晶片光轴和入射的线偏
振光振动方向的夹角有关：
Ao A sin
Ae A cos
从晶片出射的是两束传播方相同、振动方向
相互垂直、频率相等、相位差为的线偏振光，它们合成为一束椭圆偏振光。

4
,
3
2 2 ,
时为圆偏振光
椭圆偏振光和圆偏振光
ne no d

2
A出

A0出

A0入
使线偏振光振动面转过2 角度。
椭圆偏振光和圆偏振光
（3）椭圆偏振光与圆偏振光的检偏
1 波片 4
偏振片P
入射光
光轴方向
d
用四分之一波片和偏振片P 可区分出入射光是
自然光或圆偏振光部分偏振光或椭圆偏振光
椭圆偏振光和圆偏振光
自然光
(1) 四分之一波片
ne no d

4

2
从线偏振光获得椭圆或圆偏振光（或相反）

4
—— 线偏振光→圆偏振光

2
0,
—— 线偏振光→线偏振光

圆偏振

• 偏振态的检验 •自然光通过波片后，自然光通过1/4波片后波片后，
仍然是自然光。仍然是自然光。
C
••电振动方向和 1/4 波片
光轴垂直的线偏光，出射光轴垂直的线偏光，的偏振态不变。的偏振态不变。
A出 = A入
O
••椭圆偏光通过光
轴与其短轴方位一致的1/4波片后，出致的波片后，波片后射线偏光。射线偏光。
圆偏振光波片克尔电光效应和旋光现象
1
一、椭圆偏振光和圆偏振光
当两个同频率、有固定位相差、当两个同频率、有固定位相差、相互垂直的振动同时作用于一点时，则该点的合成轨迹呈椭圆状。同时作用于一点时，则该点的合成轨迹呈椭圆状。在光学中，各向异性晶体内所产生的光和光和e光在光学中，各向异性晶体内所产生的O光和光是同频率且振动方向相互垂直的两偏振光，是同频率且振动方向相互垂直的两偏振光，假如能使它们之间存在一个固定的位相差，则这样的O光和使它们之间存在一个固定的位相差，则这样的光和 e 光在其相遇点的合成光矢量的末端的轨迹，一般来光在其相遇点的合成光矢量的末端的轨迹，呈椭圆形，这种合成光称为椭圆偏振光椭圆偏振光。说，呈椭圆形，这种合成光称为椭圆偏振光。当合成光矢量的末端的轨迹呈圆形时，当合成光矢量的末端的轨迹呈圆形时，该合成光称为圆偏振光圆偏振光。光称为圆偏振光。椭圆偏振光和圆偏振光都是完全偏振光，均可椭圆偏振光和圆偏振光都是完全偏振光均可等效为两个具有恒定相位差、相同振动频率、等效为两个具有恒定相位差、相同振动频率、振动方向相互垂直的线偏振光。方向相互垂直的线偏振光
若去掉盒内电场，则没有光从透出透出。若去掉盒内电场，则没有光从N透出。整个系统光开关”的作用。起“光开关”的作用。通过控制外加电压，通过控制外加电压，可调节输出的光脉冲的长短和频率，把电讯号转变成光讯号。和频率，把电讯号转变成光讯号。由于光电效应几乎没有惯性，电讯号的控制速度可达10 没有惯性，电讯号的控制速度可达 -9 m/s。“光开。光调制器”“光断续器” 关”,“光调制器”“光断续器”有极快的速度启闭光光调制器”“光断续器路或调制光强，目前广泛应用于高速摄影、电影、路或调制光强，目前广泛应用于高速摄影、电影、电视和激光通讯等许多领域。视和激光通讯等许多领域。在电场、磁场中，材料光学性质的研究，在电场、磁场中，材料光学性质的研究，在实际应用中有着广阔的前景。际应用中有着广阔的前景。 14

12.5 椭圆偏振光和圆偏振光

(1)适当地选择晶片的厚度d，使得o光和e光的光程差

(no
ne )d

4
这时相应地相位差为

2
(no
ne )d

2
则两束光通过晶片后叠加的结果是一正椭圆偏振光，其厚度为
d

4(no ne )
此时，如果再使=/4，则Eo=Ee，通过晶片的光即成为圆偏振光。
使o光和e光的光程差等于四分之一波长的晶片成为四分之一波片。显然，四分之一波片是对特定波长而言的。
12.5 椭圆偏振光和圆偏振光
1. 椭圆偏振光
两个相位相同、振动方向互相垂直的线偏振光，它们的振动方程为:
E x E0 x cos(t 1 ) E y E0 y cos(t 2 )
则任一时刻这两个光振动的合成光矢量为：
E Ex i Ey j
光矢量E以角速度旋转，E的端点描绘出椭圆轨迹，这样的光就是椭圆偏振光。椭

d 2(no ne )
5. 椭圆偏振光和圆偏振光的检验
当入射到检偏器上的光是圆偏振光或椭圆偏振光时，随着检偏器的转动，对于圆偏振光，其透射光强将和自然光的情况一样，光强不变化；对于椭圆偏振光，其透射光强的变化和检验部分偏振光是的情况一样。因此，仅用检偏器观察光强的变化，无法将圆偏振光和自然光区分开来；同样也无法将椭圆偏振光和部分偏振光分开。
e光振动平行于光轴，振幅为
Ee E cos
在这种情况下，o光和e光在晶体中沿同一方向传播，但传播速度不同，可得两束光通过晶片后的相位差为

2
(no
ne )d
式中是单色光在真空中的波长。