7.3圆偏振光和椭圆偏振光的获得和检验修改版

7.3圆偏振光和椭圆偏振光的获得和检验修改版圆偏振光和椭圆偏振光的获得和检验修改版设两个垂直分振动为设两个垂直分振动为求合振动的偏振态？求合振动的偏振态？cos()yyEAtcos()xxEAtyx1）或或 时时0 cosyyEAt cosxxEAtyyxxAEEA 消去消去 ，得：，得：，是直线方程。，是直线方程。t0yxxAyA yxxAyA3）时时显然，合振动是线偏振态。显然，合振动是线偏振态。22xyAAAtanyxAA 振幅：振幅：振动方向：振动方向：/2 sinyyEAt cosxxEAt22221yxxyEEAA消去消去 ，得：，得：t，是正椭圆方程，是正椭圆方程合振动是正椭圆偏振态。合振动是正椭圆偏振态。/2右旋：右旋：yAxAExPy右旋右旋O左旋左旋 /2 左旋：左旋：yAxAExPyOxyAAA时，椭圆偏振态退化为圆偏振态。时，椭圆偏振态退化为圆偏振态。/2ExPy右旋右旋O/2 ExPy左旋左旋O4）普遍情形）普遍情形cosxxEAtcos()yyEAt222222cossinyxyxxyxyEE EEAAA AcoscoscoscossinsinxxyyEtAEtttAcossinsinyxyxEEtAA 具体的轨迹具体的轨迹方程由位相方程由位相差及分振动差及分振动振幅决定振幅决定左旋左旋右旋右旋/23/2(-/2)/47/4(-/4)3/45/4(-3/4)=02 结论：结论：0 /2，右旋椭圆，且向，右旋椭圆，且向13象限倾斜；象限倾斜；/2 ，右旋椭圆，且向，右旋椭圆，且向24象限倾斜；象限倾斜；3/2（或（或-/2），左旋椭圆，且向），左旋椭圆，且向 24象限倾斜；象限倾斜；3/2 2 （或（或-/2 0），左旋椭圆，且向），左旋椭圆，且向 13象限倾斜。象限倾斜。2圆偏振光和椭圆偏振光的获得圆偏振光和椭圆偏振光的获得1）问题：如何获得圆偏振光和椭圆偏振光）问题：如何获得圆偏振光和椭圆偏振光?2）方法：）方法：利用偏振片和波晶片把自然光利用偏振片和波晶片把自然光改造成圆偏振光或椭圆偏振光。改造成圆偏振光或椭圆偏振光。光路图：光路图：自然光自然光圆或椭圆圆或椭圆偏振光偏振光偏振片偏振片波晶片波晶片入3）入射相位差）入射相位差线偏振光入射到波晶片上的光束沿线偏振光入射到波晶片上的光束沿o和和e振动振动方向分解成两个互相垂直分振动时产生的相方向分解成两个互相垂直分振动时产生的相位差，一三象限为位差，一三象限为0，二四象限为，二四象限为。4）波晶片引起的相位差）波晶片引起的相位差 光束通过波晶片时，由于光束通过波晶片时，由于 光和光和 光光传播速度不同形成的相位差。传播速度不同形成的相位差。oe从波晶片出射后形成的总相位差：从波晶片出射后形成的总相位差：2()eonn d出入（2）选取）选取 波晶片。波晶片。（1）让：）让：5）产生圆偏振光的办法）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设入射到波晶片上的线偏振光的振幅为A，振动方向与振动方向与 e轴夹角为轴夹角为 4/2 则：则：cos,eEAsin,oEAeoEE0,入/2 出入/2,出射光成为圆偏振光。出射光成为圆偏振光。2）选取）选取 波晶片波晶片6）产生椭圆偏振光的一种办法）产生椭圆偏振光的一种办法1）让）让 2/,4/,0/2 此时：此时：但：但：0,入/2 出入0,eE 0,oE eoEE/2，出射光成为椭圆偏振光。出射光成为椭圆偏振光。3圆偏振光和椭圆偏振光通过圆偏振光和椭圆偏振光通过 检偏器后强度的变化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）圆偏振光通过旋转的检偏器后光强的变化2012IIE旋转偏振片旋转偏振片P一周，出射光强不变化一周，出射光强不变化圆偏振光圆偏振光P0IIOxEyEE出射光强为：出射光强为：2）椭圆偏振光通过旋转的检偏器后光强的变化）椭圆偏振光通过旋转的检偏器后光强的变化 偏振片处于任意位置时：偏振片处于任意位置时：mMEEEMmIII旋转偏振片一周，没有消光现象。旋转偏振片一周，没有消光现象。椭圆偏振光椭圆偏振光P0II出射光强为：出射光强为：yExEEyxOP（2）求出）求出 和和 及及 。4通过波晶片后光束偏振态的变化通过波晶片后光束偏振态的变化1）光路：）光路：2）求解步骤：）求解步骤：（1）画出入射光的偏振态图）画出入射光的偏振态图出入=+eEoE（3）画出出射光的偏振态图）画出出射光的偏振态图oe光轴光轴KKoe偏振光偏振光3）例题：）例题：已知入射光为右旋椭圆偏振光，椭圆长轴已知入射光为右旋椭圆偏振光，椭圆长轴与与 波晶片光轴的夹角为如图的波晶片光轴的夹角为如图的 求出射光的偏振态？求出射光的偏振态？/2045,解：解：（1）画出如图所示的）画出如图所示的 入射光的偏振态入射光的偏振态()/2()入出二三（2）和和 相等相等 eEoEoEeEoe（3）出射光即为如下图的左旋椭圆偏振光）出射光即为如下图的左旋椭圆偏振光4）自然光和部分偏振光，经过）自然光和部分偏振光，经过 波晶片波晶片后，在宏观上仍是自然光或部分偏振光。后，在宏观上仍是自然光或部分偏振光。4/oAeAoe5）偏振光偏振态变化小结）偏振光偏振态变化小结入射光入射光/4片位置片位置出射光出射光线偏振线偏振e轴或轴或o轴与偏振方向一致轴与偏振方向一致线偏振线偏振e轴与轴与o轴与偏振方向成轴与偏振方向成45度角度角圆偏振圆偏振其他位置其他位置椭圆偏振椭圆偏振圆偏振圆偏振任何位置任何位置线偏振线偏振椭圆偏振椭圆偏振光光e轴与轴与o轴与与椭圆主轴一致轴与与椭圆主轴一致线偏振线偏振其他位置其他位置椭圆偏振椭圆偏振5圆偏振光和椭圆偏振光的检验圆偏振光和椭圆偏振光的检验1）问题：）问题：区分入射光的五种偏振态？区分入射光的五种偏振态？2）区分方法：）区分方法：1）先用偏振片将五种偏振态分成三组）先用偏振片将五种偏振态分成三组2）再将偏振片和）再将偏振片和 波晶片连用，波晶片连用，区分出五种偏振态。区分出五种偏振态。4/3）具体区分步骤：）具体区分步骤：（1）将偏振片放入光路，然后慢慢旋转一周。）将偏振片放入光路，然后慢慢旋转一周。（a）若出射光强有变化，且有消光位置，）若出射光强有变化，且有消光位置，则入射光是线偏振光。则入射光是线偏振光。（b）若出射光强没有变化，则入射光）若出射光强没有变化，则入射光 为自然光或圆偏振光。为自然光或圆偏振光。（c）若出射光强虽有变化，但没有消光位置，）若出射光强虽有变化，但没有消光位置，则入射光为部分偏振光或椭圆偏振光。则入射光为部分偏振光或椭圆偏振光。（2）在第二组入射光前依次放置）在第二组入射光前依次放置 波晶波晶片片 和偏振片，旋转偏振片一周若出射光和偏振片，旋转偏振片一周若出射光有有 消光位置，则该入射光为圆偏振光，消光位置，则该入射光为圆偏振光，否则为自然光。否则为自然光。4/（3）先在第三组入射光前放置偏振片，将）先在第三组入射光前放置偏振片，将 偏振片旋至光强最强（或最弱）位置偏振片旋至光强最强（或最弱）位置 停止旋转。停止旋转。（4）在偏振片后面放置）在偏振片后面放置 波晶片，波晶片，将光轴旋至与偏振片透振方向平行。将光轴旋至与偏振片透振方向平行。/4（5）将偏振片由前面移至后面，）将偏振片由前面移至后面，旋转偏振片一周。旋转偏振片一周。若出射光有消光位置，则入射光为若出射光有消光位置，则入射光为椭圆偏振光，否则为部分偏振光。椭圆偏振光，否则为部分偏振光。4）区分左旋或右旋圆偏振光）区分左旋或右旋圆偏振光（1）区分光路如图所示：）区分光路如图所示：K为为 的的 波晶片，偏振片波晶片，偏振片P上上的斜线为其透振方向。的斜线为其透振方向。/24/KKoe圆偏振光圆偏振光P透振方向透振方向（2）区分步骤：）区分步骤：（a）旋转偏振片，边旋转边观察，旋转偏振片，边旋转边观察，出现消光位置时停止旋转，出现消光位置时停止旋转，（b）若偏振片透振方向位于一三象限内，若偏振片透振方向位于一三象限内，则入射光为左旋圆偏振光。则入射光为左旋圆偏振光。（c）若偏振片透振方向位于二四象限内，若偏振片透振方向位于二四象限内，则入射光为右旋圆偏振光。则入射光为右旋圆偏振光。（3）区分依据：）区分依据：/2,入/2,出（a a）若圆偏振光为右旋光，则若圆偏振光为右旋光，则出射线偏振光的偏振方向位于二四象限。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，则若圆偏振光为左旋光，则/2,入/2,0出出射线偏振光的偏振方向位于一三象限。出射线偏振光的偏振方向位于一三象限。