南京大学：《光学》课程教学课件（PPT讲稿）第五章 光的偏振（Polarization of Light）

第5章 光的偏振 Polarization of Light 光的干涉和衍射 光的波动性 光的偏振现象 光的横波性 自然光 部分偏振光 偏振态 线偏振光 圆偏振光 椭圆偏振光

第5章 光的偏振 （ Polarization of Light ） 光的干涉和衍射 光的波动性 光的偏振现象 光的横波性 偏振态          → →  → → 椭圆偏振光 圆偏振光 光 偏振光强 ？ 线偏振光 部分偏振光 自然光 偏振态？ 自然光 [] []

§5.1 自然光与偏振光 Natural Light and Polarized Light 一、光的偏振性 纵波：波的振动方向与波的传播方向平行；如声波 横波：波的振动方向与波的传播方向相互垂直。 偏振：振动方向对于传播方向的不对称性。 只有横波才有偏振现象。 振动面：电矢量和光的传播方向所构成的平面

§5.1 自然光与偏振光 Natural Light and Polarized Light 一、光的偏振性 纵波：波的振动方向与波的传播方向平行；如声波 横波：波的振动方向与波的传播方向相互垂直。 偏振：振动方向对于传播方向的不对称性。 只有横波才有偏振现象。 振动面：电矢量和光的传播方向所构成的平面

1.线偏振光：光在传播过程中电矢量的振动只限于 某一确定平面内（投影为直线） 光矢量只在 一个固定平 振动面 面内沿单一 方向振动 表示方法：

u E 光矢量只在 一个固定平 面内沿单一 方向振动 E  1. 线偏振光：光在传播过程中电矢量的振动只限于 某一确定平面内（投影为直线） 表示方法： 

二.自然光 普通光源（自发辐射产生）一般发射自然光 自发辐射跃迁 波列 E2 E △v=(E2-E)/h 波列长L=c么t 发光时间△t≈108s MMM 独立、不同原子 同一时刻发的光 原子发光：方向不定的振动 瞬息万变的初位相： 独立（同一原子不同 时刻发的光) 此起彼伏的间歇振动

二.自然光 独立（同一原子不同 时刻发的光） 普通光源(自发辐射产生)一般发射自然光 独立、不同原子 同一时刻发的光 · · D = (E2 -E1 ) / h E1 E2 波列 波列长 L = c D t • • 发光时间 Dt 10-8 s 原子发光：方向不定的振动 瞬息万变的初位相； 此起彼伏的间歇振动 自发辐射跃迁

1.在垂直光线的平面内，光矢量沿各方向振动的概 率均等 特点：E没有优势方向 定义：这种大量振幅相同、各种振动方向都有、彼此 没有固定相位关系的光矢量的组合叫非偏振光或自然光

1. 在垂直光线的平面内，光矢量沿各方向振动的概 率均等. 定义：这种大量振幅相同、各种振动方向都有、彼此 没有固定相位关系的光矢量的组合叫非偏振光或自然光。 特点： X Y Z v  E 没有优势方向

2.分解：等振幅、振动方向垂直、不相干的线偏振光。 E、 自然光的分解 E、和E、无固定关系：它们是彼此独立的振动： 总光强 1。=A+A=1,+1,=21x=21, →非相干叠加

Ex 和 E y 无固定关系: 它们是彼此独立的振动. 总光强 x y x y x y I A A I I 2I 2I 2 2 0 = + = + = = → 非相干叠加 E y Ex 2. 分解：等振幅、振动方向垂直、不相干的线偏振光。 0 2 1 I I I x = y = 自然光的分解

3.表示方法： +十H++十十2

3.表示方法:  z

5.2线偏振光与部分偏振光 线偏振光表示： 振动方向相互垂直的两列光波的叠加 E (z,t)=Aox expilot-(kz+o) 振动垂直 E,(z,t)=Aoy expilot-(kz+o) 」初相相同 E(x,y,z,t)=E±E,Ey =A(x,y)expilot-(kz+o)] 说明： 一个线偏振光+两个振动垂直、初相相同的线偏振光

5.2 线偏振光与部分偏振光 振动方向相互垂直的两列光波的叠加 ( ) [ -( )] = 0  kz +0 E z,t A expi t x x ( ) [ -( )] = 0  kz +0 E z,t A exp i t y y ( , )exp [ ( )] ( , , , ) =  − +0 =  A x y i t k z E x y z t E e E e x x y y     振动 垂直 初相 相同 说明： 一个线偏振光1 两个振动垂直 、初相相同的线偏振光 线偏振光表示：

(a) (b)

一.由二向色性产生的线偏振光 1.起偏从自然光获得偏振光叫“起偏” ◆二向色性： 有些晶体对不同方向振动的电矢量，具有选 择吸收的性质。如：电气石（晶体) Z电气石

1. 起偏 从自然光获得偏振光叫“起偏” 一. 由二向色性产生的线偏振光 二向色性： 有些晶体对不同方向振动的电矢量，具有选 择吸收的性质。如：电气石（晶体） • • • • • • Z 电气石