《大学物理》课程PPT教学课件：第五章 光的偏振 polarization of light（1/3）

第五章 光的偏振(1) (polarization of light)

1 第五章 光的偏振(1) (polarization of light)

§5.1自然光和偏振光 一、偏振光(完全偏振光) 1线偏振光 设光矢量沿z方向传播 光矢量 E=Ex+E, Ex= Exo coS(t-kz+x) Ey=Eyo cos(t-kz+φy

2 §5.1 自然光和偏振光 一、偏振光(完全偏振光) 光矢量 cos( ) cos( ) ˆ ˆ 0 0 y y y x x x x y E E t kz E E t kz E E x E y     = − + = − + = +  设光矢量沿 z方向传播. 1.线偏振光

光矢量(E)只在一个固定 E 平面内沿单一方向振动的光 叫线偏振光(也称平面偏振 振动面光)。 光振动方向与传播方向决定 的平面称为振动面 线偏振光的表示法: 光振动垂直板面 光振动平行板面 面对光的传播方向看

3 z x y 0 线偏振光及其表示法 光振动垂直于纸面 振动面 · 面对光的传播方向看 ··· · · 光振动垂直板面 光振动平行板面 光矢量（ ）只在一个固定 平面内沿单一方向振动的光 叫线偏振光（也称平面偏振 光）。 E  光振动方向与传播方向决定 的平面称为振动面. 线偏振光的表示法：

线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解 E=Ecos a E E=Sina 依赖于x,y方向的选取 对线偏振光 p=,-x=0,±z △ 光的偏振性说明了:光是横波

4 线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解:    = =   sin cos E E E E y x 依赖于x, y方向的选取 对线偏振光  =  y − x = 0,  E E y Ex y x  光的偏振性说明了: 光是横波

2.圆偏振光 3.椭圆偏振光 光矢量在垂直传播方向的平面内 按一定频率旋转(左旋或右旋) 光矢量的矢端轨迹是个圆(或椭圆) 的光称圆(或椭圆)偏振光

5 2.圆偏振光 3.椭圆偏振光 光矢量在垂直传播方向的平面内， 按一定频率旋转（左旋或右旋）、 光矢量的矢端轨迹是个圆（或椭圆） 的光称圆（或椭圆）偏振光

右旋圆 右旋椭圆 偏振光 偏振光 规定:迎着光线看, 光矢量顺时针转的称右旋圆偏振光 (或椭圆偏振光); 光矢量逆时针转的称左旋圆偏振光 (或椭圆偏振光)

6 规定：迎着光线看， 光矢量顺时针转的称右旋圆偏振光 （或椭圆偏振光）； 右旋圆 偏振光 右旋椭圆 偏振光 光矢量逆时针转的称左旋圆偏振光 （或椭圆偏振光）

传播方向 y λ/2 某一时刻右旋圆偏振光E随z的变化

7 某一时刻右旋圆偏振光 E随 z的变化 z y x y

圆偏振光: 元 △=9,-9:=士 且E xO 三y0 E领先-旋 △ = x2元2 E领先--旋 元 两束振动方向相互垂直、位相差+2 传播方向一致、且振幅相等的线偏振光叠加, 就是圆偏振光。 反过来,一束圆偏振光也可以分解为 这样两束线偏振光

8 圆偏振光: 0 0 , 2  = y − x =  且 Ex = Ey     2 2      = −  = + Ey领先------右旋 Ex领先------左旋 两束振动方向相互垂直、位相差 、 传播方向一致、且振幅相等的线偏振光叠加， 就是圆偏振光。 2   反过来，一束圆偏振光也可以分解为 这样两束线偏振光

椭圆偏振光: △=y-9x≠0,±元,2 或△=q,-9=士2,但E0≠E10 椭圆偏振光是两束振动方向相互垂直、 传播方向一致、位相差恒定的 线偏振光叠加而成的。 椭圆偏振光的强度是这两束线偏振光强度 的非相干叠加

9 椭圆偏振光: 0 0 2 2 0, , y x x y y x  = − =  E  E  = −    或 ， 但          椭圆偏振光的强度是这两束线偏振光强度 的非相干叠加。 椭圆偏振光是两束振动方向相互垂直、 传播方向一致、位相差恒定的 线偏振光叠加而成的

二、自然光(非偏振光) 光源上一个原子一次发出的是一个线偏 振光波列,持续时间约10-8秒 各原子是独立地、随机地发光的。光矢 量的大小、方向、初位相等等也是随机的 在108秒的时间内大量波列合成的光波可以 是偏振的,但是它以完全无规的方式迅速变 化着。 在我们观察的时间△内,在哪个方向都 不占优势了,它们对其传播方向形成 轴对称分布

10 二、自然光（非偏振光） 光源上一个原子一次发出的是一个线偏 振光波列，持续时间约10-8秒。 在10-8秒的时间内大量波列合成的光波 可以 是偏振的，但是它以完全无规的方式 迅速变 化着。 各原子是独立地、随机地发光的。光矢 量的大小、方向、初位相等等也是随机的。 在我们观察的时间t内,在哪个方向都 不占优势了，它们对其传播方向形成 轴对称分布