光学(第六章--偏振)2PPT课件

设反射光的电矢量和磁矢量分别为E1p' 和 H1s' ，折射光的电矢量和磁矢量分别为E2pБайду номын сангаас和H2s ，按电磁理论的边界条件，有：
电矢量：
E 1 pc o si1 E 1 pc o si1 E 2 pc o si2
磁矢量
H 1sH 1 sH 2s 或
E1p E1p’
o
E2p
n E 1pn E 1 pn E 2p
产生偏振光——起偏器
2．偏振片工作原理
以机械波为例
当横波穿过栅状物体时， 如果物体结构对波的震动 方向没有阻碍，波将通过， 有阻碍时，波的振幅被削 弱。
光
学
第六章 偏 振
2、偏振片
第一节 光的五种偏振态
光的偏振片工作原理：对某一方向的电矢量可以透过，与这一电矢量正 交方向的电矢量将被吸收或被偏转。
p 分量振 幅透射率
t E 2 p 2 n 1 cio 1 s 2 si2c nio 1 s p E 1 p n 2cio 1 n s 1 cio 2 sii1 n i2 ) (co i1 is 2 )(
光
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第六章 偏 振 第二节 光在电介质表面折射和反射
1. 菲涅耳反射、折射公式
若入射光是电矢量垂直于入射平面 的偏振光，用E1s表示，磁矢量平行入 射面，用H1p表示。
1、偏振光概述
（1）线偏振光
X
X
P
Y
Y
设P点的振动方程为： EAcost 它在所选取的坐标系上的分量为 ExAcostcos EyAcostsin
为振动矢量与 X 轴的夹角
光
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第六章 偏 振
第一节 光的五种偏振态
1、偏振光概述
（2）圆偏振光
X
X
Y
Y
电矢量以角速度 在垂直于传播方向的平面内旋转，电矢量大小不变
能够形成这样功能的材料有天然的（比如晶体）和人工制造的。
一种人造偏振片原理是，将聚氯乙烯薄膜沿一个方向拉伸，然后在 碘的溶液中浸泡，干燥后就可以成为偏振片。
光 轴
偏振片中可以透过电矢量的方向称做偏振片的光轴。
光
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第六章 偏 振
第一节 光的五种偏振态
3．五种偏振光入射到偏振片后出射光情况
线偏振光：设入射光的振动方程为 EAcost
P点的振动方程可以表示成所选取的坐标系上的分量
E xA cos(t) EyAcos(t2)
光 第六章
学 偏振
光 第六章
学 偏振
光
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1、偏振光概述
第六章 偏 振 第一节 光的五种偏振态
（4）自然光
X
X
Y
Y
光束中包含了所有方向的横向电矢量，对于光的传播方向形成对称分布。 各个方向的电矢量之间的相位是随机的，即彼此间没有固定的相位关联。
n2
P2
成平行于入射面和垂直于入射面
两个分量：
E p, Es
与电矢量对应的磁矢量为： H s , H p
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第六章 偏 振 第二节 光在电介质表面折射和反射
1. 菲涅耳反射、折射公式
首先考虑入射光的电矢量在入射 平面内的情况，入射电矢量用E1p表 示，磁矢量垂直入射面，用H1s表示。 入射角为i1，反射角为i1'，折射角i2。 满足反射定律和折射定律。
入射光强为 I A2 I0
设偏振方向与偏振片光轴方向夹角为
，则出射的偏振光振动方程为
E A c o sc o st
偏振方向与偏振片光轴一致
光轴方向
出射光强为 IA 2c o s2 I0c o s2
—— 马吕斯定律
出射光强随着光轴的转动而变化，最大光强为I0，最小光强为零，称作消光
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第六章 偏 振
第一节 光的五种偏振态
3．五种偏振光入射到偏振片后出射光情况
圆偏振光： 入射光的振幅可以表示为
E xA cos(t)
E y A c o s (t 2 ) A s in (t)
X
总的振幅为： A Ex2Ey 2 2A
总的光强为： I0 2A2
任一时刻透过的振幅为 ExAcos(t)
对于部分偏振光，定义偏振度的概念：
P IMAX IMIN IMAX IMIN
自然光：当自然光入射到偏振片上时，随着偏振片旋转，出射光的光强 不发生变化，与圆偏振光相似。
可以证明，出射光强是入射光强的一半：
I
1 2
I0
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第六章 偏 振 第二节 光在电介质表面折射和反射
本节要讨论的问题是 ➢ 光在电介质表面折射和反射的电磁学本质 ➢ 光在电介质表面折射和反射时能量的传递 ➢ 光在电介质表面折射和反射时偏振的变化 ➢ 光在电介质表面折射和反射时位相的变化
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第六章 偏 振
第一节 光的五种偏振态
1、偏振光概述
（5）部分偏振光
X
X
Y
Y
光束中包含了所有方向的横向电矢量，但对于光的传播方向形成不对称
分布。同时，各个方向的电矢量之间的相位是随机的，即彼此间没有固定 的相位关联。
光
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第六章 偏 振
2、偏振片
第一节 光的五种偏振态
1．偏振片的作用 检测偏振光——检偏器
设反射光的电矢量和磁矢量分别 为E1s' 和Hp1' ，折射光的电矢量和磁 矢量分别为E2s 和Hp2 ，按电磁理论 的边界条件，有：
光
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第六章 偏 振 第二节 光在电介质表面折射和反射
1. 菲涅耳反射、折射公式
设一光波从折射率为n1的介质入射
到折射率为n2的介质，考察光波经界 面反射、折射后，光波的的电磁矢量在
P1
P1’
界面处的比例。
因为光波是横波，所以光波的电磁
n1
矢量垂直于传播方向，处在与光波垂
直的平面P内。
o
在P平面内的电矢量总可以分解
出射光强为
I Ax2 A2 12I0
当圆偏振光入射到偏振片上时，随着偏振片旋转，出射光的光强不发生变化
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第六章 偏 振 第一节 光的五种偏振态
3．五种偏振光入射到偏振片后出射光情况
椭圆偏振光和部分偏振光：：当椭圆偏振光和部分偏振光入射到偏 振片上时，随着偏振片旋转，出射光的光强将发周期性的大小变化， 但无消光位置。
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第六章 偏 振
第一节 光的五种偏振态
1、偏振光概述
根据电磁波理论，光是横波，即振动的电矢量或磁矢量与波的传
播方向垂直。这样就会出现一列光波的振动矢量仅仅在某个平面内的 形象，这就是所谓光的偏振性。事实上，广义光的偏振应该包括五种 状态：
（1）线偏振光
X
X
P
Y
Y
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第六章 偏 振
第一节 光的五种偏振态
光
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第六章 偏 振 第二节 光在电介质表面折射和反射
1. 菲涅耳反射、折射公式
联立两个边界方程，并以n1sin i1=n2sin i2 代入，可以得到：
p 分量振 幅反射率
r E 1 p n 2co i1 n s 1co i2 s t( g i1 i2 ) p E 1 p n 2co i1 n s 1co i2 s t( g i1 i2 )