论文-谈谈偏振光的产生及其应用讲解

学号：本科学年论文

学院

专业

年级

姓名

论文题目

指导教师职称

成绩

年月日

目录

摘要 (1)

Abstract (1)

1 引言 (1)

2 偏振光的原理及基本定义 (1)

3 偏振光的分类 (2)

3.1均匀偏振光 (2)

3.2非均匀偏振光 (2)

4 偏振光的产生 (2)

4.1常用方法 (2)

4.2其他方法 (3)

5 偏振光的应用 (5)

5.1偏振光在生活中的应用 (5)

5.2偏振光在研究中的应用 (7)

6 总结 (7)

参考文献 (7)

谈谈偏振光的产生及其应用

摘要：电磁波理论，光是横波，它的振动方向和光的传播方向垂直。光矢量在垂直于波线的平面作二维振动，光矢量的振动方式，叫做光波的偏振态。该文通过对偏振光的分析，简要地介绍了偏振光的分类、产生方法及应用。在偏振光产生的介绍中，分别介绍了线偏振光、椭圆偏振光、径向偏振光的产生方法，并利用电场矢量进行了具体分析。最后介绍了偏振光在生活和研究中的应用。

关键词：偏振光；双折射；布鲁斯特棱镜；应用

Talk about the generation and application of polarized light Abstract : According to the electromagnetic theory, light is a transverse wave, its direction, and in the vertical direction vibration. Light vector in the vertical plane two-dimensional vibration wave line, light vector mode of vibration, called the polarization of light waves. In this paper, through the analysis of polarized light, polarized light is introduced the classification, the generation methods and application. This paper also introduced the linear polarized light, ellipse polarized light, the radial polarization method, and gives a detailed analysis using the electric field vector. Finally the application of polarized light in life and investigation were simply introduced .

Key words : Polarized light ; Birefringence ; Brewster prism ; Application

1引言

随着偏振光技术的发展，其在生活中的应用也越来越广泛，为了进一步研究光束和物资的偏振特性，人们对偏振光器件也提出了越来越高的要求，并逐步提出和建立了各种各样的测量方案和系统，偏振光的特性及其发现，以及在生活中诸方面的应用举例，说明了生活中无处不在的偏振在我们生活中所扮演的重要角色。因此，研究偏振光的性质和各种物理现象、总结其规律对于认识世界、改造世界有其重大意义。2偏振光的原理及基本定义

自然光：光振动的振幅在垂直于光波的传播方向上，既有时间分布的均匀性，又有空间分布的均匀性，具有这种特性的光就叫自然光。

偏振光：如果光波的光矢量的方向始终不变，只沿一个固定方向振动时，这种光称为线偏振光或完全偏振光。因线偏振光中沿传播方向各处的光矢量都在同一振动面

内，故线偏振光也称平面偏振光，简称偏振光。

3 偏振光的分类

3.1 均匀偏振光

根据光波电矢量的端点在波面内描绘的轨迹的形状，来对偏振光的种类进行划分，大致可以把偏振光分为：线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光这几种，而线偏振光和圆偏振光都可以看作是椭圆偏振光的特殊情形。

3.2 非均匀偏振光

非均匀偏振光的偏振态较为复杂，如径向偏振光，是电矢量振动方向在光束横截面上具有轴对称性 ,始终沿着径向的一种偏振光。如下图：

图1 径向偏振光的电场分布 其电场数学表达式为：r r e r E r E )(),(0=ψ （其中）r e 为径向单位矢量。 4 偏振光的产生

4.1 常用方法

（1）利用偏振片的二向色性将自然光转化为偏振光

通常而言，这种方法是最简单的方法。所谓二向色性，就是指某些物质能吸收某一方向的光振动，而只让与这个方向垂直的光振动通过。利用偏振片获得偏振光的方法就是利用了偏振片的二向色性。

（2）利用反射、折射原理产生偏振光

图2 通过反射和折射产生偏振光的光路图

利用图中的方法，可以获得反射偏振光和折射偏振光。其中反射光为部分偏振光，形成偏振光的特点是：垂直于入射面的振动大于平行于入射面的振动。折射光也为部分偏振光，特点是：平行于入射面的光大于垂直于入射面的光。

对于一般的光学玻璃 ,反射光的强度约占入射光强度的7.5%，大部分光将透过玻璃。所以运用多个平行的玻璃片组成的玻璃片堆可以得到线偏振光。

(3)利用晶体双折射产生偏振光

这是通过晶体特性以及双折射的原理产生偏振光的方法。以方解石晶体为例，当光束通过晶体时会发生双折射现象，产生寻常光和非寻常光。其中寻常光是符合折射定律的光线，非寻常光则不符合折射定律。通过实验证明，寻常光线和非常光线都是偏振光。

4.2 其他方法

因为在科学研究中和日常生活中仍然有许多其他方法可以产生偏振光。在此，具体针对椭圆偏振光和径向偏振光的产生方法做出具体分析。

（1）椭圆偏振光的产生[1]

椭圆偏振光是两列频率相同 ,振动方向互相垂直 ,且沿同一方向传播的线偏振光的合成。其电矢量的端点在波面内描绘的轨迹为一椭圆。要获得一般的椭圆偏振光,只需令自然光连续通过一个起偏器和一个波晶片。起偏器将自然光变为线偏振光 ,波晶片将线偏振光分解寻常光和非常光 ,由于它们在晶体内的传播速度不同 ,产生了一定的位相差δ,射出晶片之后 ,寻常光和非常光合成在一起便得到椭圆偏振光。把射出晶片的两个分量写成：