南京大学-张学进-光学chapt5-1-polarizationty

1第五章 光的偏振(Polarization of Light) 2 5-1 光的偏振概念 波动是振动的传播； 有必要进一步研究光的振动特性 干涉和衍射现象表明光是一种波动 3 v绳波： 弹簧波: 5-1-1波的振动形式 按振动行为划分有横波和纵波两种方式 声波： v 4 横波： 纵波： 纵波-振动方向平行于传播方向；如声波，无偏振性 横波-振动方向垂直于传播方向；如水波，有偏振性 5 光除了有干涉和衍射现象外还有偏振现象 电磁波的振动方式 探测器起响应的是电场量 -随时间振动（光振动） Maxwell电磁波理论和实验表明，光波是横波。 研究光的偏振现象，光波必须用矢量来描述 干涉和衍射中研究了光振动的强弱分布，用标量方式处理光波的振动，未考虑光波的振动方向 6 5-1-2光的偏振特性 图示：Malus 实验 7 保持光线对反射镜M1和M2的入射角为57o;1808年，法国科学家Malus在光的反射实验中， 发现反射光线表现出一种空间不对称性： M2以光线2为轴旋转，即光线2在M2上的入射面 绕光线2旋转； 当M1 和M2 的入射面平行（共面）时，反射光 3 最亮，两入射面垂直时，反射光 3最暗 8 振动的偏向性偏振(Polarization) 在包含光线2的不同平面内，光线2有偏向性 9 完全偏振光的偏振类型： 振动在垂直于传播方向的一个平面内。 振动方向不变，振动大小改变。 振动矢量端点的运动轨迹为直线。1. 直线偏振光（平面偏振光）v5-1-3完全偏振光-在任一时刻，光振动有确定的方向 10 2. 圆偏振光 振动方向随时间旋转，振动大小不变。 振动矢量端点的运动轨迹为圆 v 11 3. 椭圆偏振光 振动方向随时间旋转，振动大小改变。 振动矢量端点的运动轨迹为椭圆 v 12 5-1-4完全非偏振光（自然光）- 振动方向不确定 X-Y平面内，各个方向上的振动机会均等 振动方向随机X-Y平面内的振动 13 5-1-5 部分偏振光-介于完全偏振光和自然光之间 振动方向随机 X-Y平面内，某个方向上的振动几率大X-Y平面内的振动 14定义偏振度 ： ImaxImin P = 1 -完全偏振光; P = 0 -自然光; 0P t0？Ex E0 xEy kztE 0 ExEy 1tE左旋椭圆偏振光 25 0 kztEE xx cos0 kztEE yy cos0时（或 ）t0时刻: t1时刻:迎传播方向看，顺时针旋转右旋椭圆偏振光 t1t0 2 26左旋右旋 212 myx EE 00 圆偏振光 kztEE xx cos0 kztEE yy cos0和 27 kztEE xx cos0 kztEE yy cos0不同 值对应的偏振状态 O 180 O180