1.4 光的偏振态ppt课件

最大光强之比.
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第1章 波动光学通论
1.4 光的偏振态
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教学要求
1.熟练掌握光波的三类偏振态； 2.理解普通光源的发光机制和模型； 3.掌握各种光经过偏振片后的光强分布。
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光的横波性：光波振幅与相位随方位的 分布称为光的偏振结构或光的偏振态。
光的偏振态可以分为三类： 1完全偏振光， 2非偏振光即自然光， 3部分偏振光;
透射光强为:I=In/2,旋转不变
(b)线偏振光
透射光的强度为：
I El2 cos2 Il cos2
马吕斯(Malus)定律
P旋转时光强I周期性变化; θ=0,全透；θ=π/2,消光.
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偏振片取不同相位方位时的观察效果
(a) P1// P2 (b) P1⊥P2
(c) ？
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(c)椭圆偏振光和圆偏振光
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二、非偏振光——自然光
➢普通光源(热光源)原子发光物理模型
1.单个原子发出断续波列，每次波列持续时间为 Δt≤10-8s；各次发光独立无关(振动方向和初位相 随机变化)。
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·
独立(不同原子发光)
·
独立(同一原子先后发光)
2.大量原子同时发光, 每一时刻同一点总存在许多各 种方向的相位无关的独立振动。
根据xy平面的空间各向同性,在统计平均意义上得圆
模型。
各方 向振动 均匀分布
振幅（强度）相等
圆模型
相位无关
各振动投影到 两个振动方向
x, y振动独立无关
正交模型I x I y
I I x I y
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三、部分偏振光及偏振度
❖ 部分偏振光：光的振动各个方向都要，但不同方向 振动的振幅大小不同。
❖ 部分偏振光=完全偏振光＋自然光
Ip 线偏光（L) 圆偏光（c） 椭圆偏光
In 自然光 自然光 自然光
I=Ip+In 部分线偏光 部分圆偏光 部分椭圆偏光
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(1)偏振度:表示部分偏振光中所含偏振光成分 的相对强度。其定义为：
P IP IP , 0 P 1 I In IP
P 1,完全偏振光; P 0,自然光
注：实际的光，无论是人造的还是自然的， 都是不同程度的部分部分偏振光。
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一、完全偏振光
线偏振光,圆偏振光,椭圆偏振光 ❖完全偏振光：两个分量Ex和Ey完全相关(有确
定的位相关系). ❖理想简谐波,Ex,Ey有固定的初位相
φx0,φy0.δ=φy-φx=(kz-ωt+φy0)-(kz-ωt+φx0)=φy0-φx0 为定值,故为完全偏振光.
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(1)线偏振光:对确定的传播方向，光波只有单
椭圆偏光强度为：
I
E2 xop
E2 yop
2Exop E yop
cos
I x cos2 I y sin 2 2 I x I y cos sin cos
在正椭圆时，强度为：
I IM cos2 Im sin2 圆偏振光强度，怎么变？
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偏振片的 透振方向
(d)部分偏振光
❖正交模型:
IM,Im在P上的投影不相干,强度叠加：
一的振动方向。即由振动方向和传播方向构成 的振动面为一确定平面——平面偏振光。
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(2)圆偏振光
光矢量大小恒定，方向以ω匀速旋转， 光矢量末端在xy平面扫描出的轨迹为 一圆.
δ=＋π/2左旋；δ=-π/2右旋;
(3)椭圆偏振光
旋转光矢量E，方向以角速度ω做匀 速旋转，其矢量末端在xy平面扫描出 椭圆。
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(2)部分线偏振光的三种模型
(a) 线圆模型
(b)椭圆模型
(c)正交模型 11
四、偏振片及其光强响应
(1)偏振片的功能与作用机制 ❖功能：
❖机制:对不同振动方向的电磁振动的选择吸收
（二向色性） 理想偏振片:某 方向振动完全 透过,垂直方向 完全吸收.
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(2)偏振片的光强响应 (a)自然光
I IM cos2 Im sin2
❖线圆模型：
I
1 2
In
Il
cos216Fra bibliotek例题例：通过一理想偏振片观察部分线偏振光的强度.当 从最大光强方位转过30o时，光强变为原来的7/8.
求(1)此部分偏振光中线偏振光与自然光强度之比； (2)入射光的偏振度； (3)旋转偏振片时最小透射光强与最大透射光强之比; (4)当偏振片从最大光强方位转过60o时的透射光强与