部分偏振光椭圆偏振光和圆偏振光

自然光：普通光源发出的光、阳光都是自然光。由于原子发光的间歇 性和无规则性，使得普通光源发出的光的光矢量在垂直于传播方向的 平面内以极快的速度取0～360°内的一切可能的方向，且没有哪一个 方向占有优势。具有上述特性的光，称为自然光。各个方向上光振动 振幅相同的光，称为自然光。
X
Y
自然光的表示法：用两个独立的(无确定相位关 系)、相互垂直的等幅振动来表示。图中，圆点 表示垂直于纸面的振动，短线表示平行于纸面 的振动。
工程光学
Engineering Optics
郭 峰
青岛理工大学 机械工程学院
Engineering Optics
Dr. F. Guo
QUTech
Spring 2016
Chapter 11偏振与晶体光学基础
第11章 偏振与晶体光学基础
Engineering Optics
Dr. F. Guo
QUTech
Chapter 11偏振与晶体光学基础
椭圆偏振光和圆偏振光
光矢量在垂直于光的传播方向的平面内，按一定频率旋转(左旋或右
旋)。如果光矢量的端点轨迹是一个椭圆，这种光叫做椭圆偏振光。如果光 矢量端点轨迹是一个圆，这种光叫做圆偏振光，如图所示。这相当于两个 相互垂直的有确定相位关系的振动的合成。
y
y
x
x
Ex Ey
Ex 和 Ey无固定关系:它们是彼此独立的振动 总光强
I Ix Iy
y
——非相干叠加
x
没有优势方向
自然光的分解
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线偏振光
定义：在垂直于传播方向的平面内，光矢量只沿某一个固定方向振
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第11章 偏振与晶体光学基础
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§11.1 偏振光概述
光的干涉和衍射现象：光的波动性
光的偏振：光的横波性
1 偏振光和自然光
P =1 P = 0
0 < P < 1
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椭圆偏振、线偏振和圆偏振
沿＋z方向传播的平面波, 可表达为沿x, y方向振动的两个独立分量 的线性组合
E iEx jEy
其中,
部分偏振光
部分偏振光在垂直于光传播方向的平面内沿各方向振动的光矢量都 有，但振幅不对称，在某一方向振动较强，而与它垂直的方向上振 动较弱。它介于自然光与线偏振光之间。
部分偏振光两垂直方向光振动之间无固定的相位差。
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垂直于纸面的光振动的平均值大于平行 于纸面的光振动的平均值。
平行于纸面的光振动的平均值大于垂直 于纸面的光振动的平均值。

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、不等幅的、 不相干的线偏振光
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Ex Ex 0 cos(kz - t x ) E y E y 0 cos(kz - t y )
注意: 亦有(t-kz)
表示传播方向相同, 振动方向相互垂直, 相位差固定的两束 线偏振光。 1 椭圆偏振 将上述两式消去（ kz-t）, 得到
Ex Ex Ex Ex 2 2 cos sin E E E E x0 y0 x0 x0
动，则称为线偏振光，又称为平面偏振光或完全偏振光。 线偏振光也可以用传播方向相同、相位相同或相差、振动相互垂 直的两列光波的叠加描述。
y
Ey E Ex
x
Leabharlann Baidu
···· ·
光振动垂直纸面
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光振动平行纸面
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2
2
y x
这是一个椭圆方程式，表示在垂直 于光传播方向平面上，合振动矢量 末端的运动轨迹为一椭圆，且该椭 圆内接于边长为2Ex0和 2Ey0的长方 形，椭圆长轴与X轴的夹角为
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2
2
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椭圆偏振、线偏振和圆偏振
Ex Ex 2 Ex Ex cos sin 2 E E E E x0 y0 x0 x0
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偏振度
P
Ip Ip In

I max I min I max I min
In —部分偏振光中包含的自然光的强度 Ip —部分偏振光中包含的完全偏振光的强度
完全偏振光 (线、圆、椭圆 ) 自然光 ( 非偏振光 ) 部分偏振光
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特点： 在所有可能的方向上，光矢量的振幅都相等； 自然光可分解为振动方向相互垂直但取向任意的两个线偏振光， 它们振幅相等，没有确定的相位关系，各占总光强的一半。
自然光的表示方法：圆点与短线等距离地交错、均匀地画出。
电场强度矢量——光矢量的振动方向与传播方向垂直
光矢量的横向振动状态，相对于传播方向不具有对称性 光的偏振性
最常见的偏振光有五种: 自然光、线偏振光、部分偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光。
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