圆偏振光与椭圆偏振光自然光

（5）因为线偏振光在30的方向上，故入射椭圆 的长短轴之比 Ay/Ax=tan60。且可画出椭圆的外 接矩形。
（6）石英是正晶体，经/4片后，e 光的位相落后于 o 光 /2 ，即 2 ＝－ /2 。因此，入射到 /4 片的光所具 有的初始位相为 1 ＝ － 2 ＝ 3/2 （或－ /2 ）。此为一个左旋的椭 圆偏振光。 （7）综合以上结果有：在未放/4 片时的入射光偏振态为：一个左 旋椭圆偏振光，长短轴之比为 Ay/Ax=tan60，长轴方向在N1主截 面方向。如图所示。
（2）产生圆偏振光的方法
线偏振光的振动方向与四分之一波片的光轴成45° 的角通过四分之一波片后，为圆偏振光
（3）产生椭圆偏振光的方法
①线偏振光的振动方向与四分之一波片的光轴的 夹角为（0°、±45°、/2 、± 等值）时， 通过四分之一波片后，为正椭圆偏振光。 ②线偏振光的振动方向与波片的光轴的夹角为 （0°、 /2 、 ± 等值）时，通过一般波片 后，为斜椭圆偏振光。
N1
30
60
N2
2. 一束自然光和线偏振光的混合光垂直通过偏振片。 以入射光为轴转动偏振片时，测得透射光强最大值 是最小值的5倍。求自然光与线偏振光强度之比。 解：设自然光的光强为： I 0 A02 ，则通过偏振片 2 后的强度为： I 1 1 ； A 0 2
合成轨迹为
2
E Ex i E y j
2
Ex Ax cos( t kz x ) E y Ay cos( t kz y )
Ex E y Ex E y 2 A A 2 A A cos sin x y x y
Ao 2 A1 sin sin
I 2 A A 2 Ae 2 Ao 2 cos
2 e2 2 o2

2

(no ne )d 0(或）
习 题 选 讲
1. 一束入射光通过旋转尼科耳棱镜观察，发现其光 强随之变化，但不到全暗。当尼科耳转至光强最大 时，在它前面垂直插入一块石英 /4片，其光轴与尼 科耳主截面平行。顺时针转动尼科耳至60时，光全 暗。试详细分析入射光的偏振态。
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）
椭圆偏振光
各种偏振光通过四分之一片后偏振状态的变化
入射光 自然光 部分偏振光 线偏振光 四分之一波片光轴的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ位 光轴任意方位 光轴任意方位 与振动方向平行或垂直 与振动方向成45°或135° 其它方位 圆偏振光 椭圆偏振光 任何方位 与椭圆的长轴或短轴平行 其它方位 出射光 自然光 部分偏振光 线偏振光 圆偏振光 椭圆偏振光 线偏振光 线偏振光 椭圆偏振光
3. 晶体偏光器件
（1）偏光棱镜；（2）偏光分束棱镜；（3）波 晶片（全波片，半波片，四分之一波片等）； （4）位相延迟片（补偿器）等。
4. 偏振光的干涉
Ae A1 cos
Ao A1 sin
P1
Ao A02 A1 Ae Ae2 c
Ae 2 A1 cos cos
P2
E Ex i E y j
Ex A cos( t kz) E y A cos( t kz 2)
当＝ y－ x＝ /2时， 为右旋圆偏振光 当＝ y－ x＝－ /2时， 为左旋圆偏振光
椭圆偏振光：可以看作是振动方向相互垂直、频率相同、 振幅不等、位相差固定的两个线偏振光的合成。
解：（ 1 ）加入 /4 片后可全暗，说明入射光为椭圆 偏振光。 （2）尼科耳转至光强最大处，则主截面方向即为入射光 的长轴方向。N1为长轴方向。
（3）/4片光轴与N1主截面平行，故长轴上的振 动为e光，短轴为o光。
（4）N2与N1顺差60时全暗，说明经/4片后的线偏 振光的振动面在逆时针转 30 的位置上（二、四象 限）。说明e光的位相落后于o光（或－）。即＝ （或－）。
＝ y－ x
＝0， 时为线偏振光； ＝/2时为正椭圆偏振光； 为其它值为斜椭圆偏振光。 0 ＜ ＜ 时为右旋椭圆偏振光； - ＜ ＜0 时为左旋椭圆偏振光。
2. 偏振光的产生与检验
（1）产生线偏振光的方法
①反射法（ ib tan
1 n2 n1
）；
②吸收法；（二向色性晶体，偏振片） ③棱镜法。（尼科耳棱镜，格兰系列棱镜等）
I x Iy
③线偏振光：振动面取一定方位的线偏振光，可以 看作是频率相同，振动方向相互垂直位相相同或反 相，振幅比一定的两个线偏振光的合成。
E ( Ax i Ay j ) cos( t kz)
Ax=Acos Ay=Asin
4. 圆偏振光:可以看作是振动方向相互垂直、频率相同、 振幅相等、位相差±/2的两个线偏振光的合成。
（4）偏振光的光强
①自然光通过偏振片后，I1＝（1/2)I0 ;
②线偏振光通过偏振片后， I1＝I0 cos2(此称为马 吕斯定律）； ③自然光通过双折射晶体后，I0＝ Ie ＝（1/2)I0 ； ④线偏振光通过双折射晶体后，
Ie＝I cos2，
Io＝I sin2
（5）偏振光的检验
各种偏振光通过偏振片后偏振状态的变化
第五章 光的偏振
习 题 课
主讲人 杜泉/谌晓洪
理化学院
本章主要内容
1. 光波的五种偏振态
自然光、部分偏振光、线偏振光、圆偏振光与 椭圆偏振光 ①自然光：包含有一切可能的振动方向，可以分 解为频率相同，振动方向相互垂直振幅相等，二 者之间无确定位相关系的两个线偏振光。
Ix=Iy=(1/2)I0
②部分偏振光: 包含有一切可能的振动方向，可以分 解为频率相同，振动方向相互垂直振幅不相等，二 者之间无确定位相关系的两个线偏振光。