安徽科技学院：《工程光学》课程教学资源（PPT课件）第十三章 光的偏振

第十三章 光的偏振

13-1 偏振光概述 一.偏振光与自然光 偏振：横波，即它的振动方向总是垂直于传播方向。 光波表达式与光波的三个特性：频率、传播方向、振动 方向。角频率：o,传播方向，电矢量的振动方向。 E =E cos(ot-kz),E=0,E.=0, H =0,H=Ho cos(ot-kz),H.=0, 偏振光方程： 它=尼。+尼，0 E,a explikz] E,=a2exp[i(kz+δ)]

光波表达式与光波的三个特性：频率、传播方向、振动 方向。角频率：w，传播方向，电矢量的振动方向。 0, cos( ), 0, cos( ), 0, 0, 0 0 = = w − = = w − = = x y z x y z H H H t kz H E E t kz E E 偏振光方程： exp[ ( )] ~ exp[ ] ~ ~ ~ ~ 2 1 0 0 = +  = + E a i kz E a ikz E E x E y y x x y   ＝ 一.偏振光与自然光 偏振：横波，即它的振动方向总是垂直于传播方向。 13-1 偏振光概述

1.线偏振光： Ex 日，00 y 0.00 Ex 振动方向与振动平面。 i 45.00〈== 光矢量与传播方向组成的 平面称为线偏振光的振动 平面。 δ=0 E=a exp(ikz)o a2 exp(ikz)o 振动方向与a1和a2 Horizontal 的比值有关。 Linear Polarization

1.线偏振光： 振动方向与振动平面。 光矢量与传播方向组成的 平面称为线偏振光的振动 平面。 2 0 1 0 exp( ) exp( ) ~ 0 a ikz y E a ikz x   +  = ＝ 振动方向与a1和a2 的比值有关

Ex 1.00<e- 2.圆偏振光 1.00 41=a2 Phi 45.00 E=a exp(ikz) +a2exp[i(kz+δ)]o 左旋 Right-han Circular Polarization

2. 圆偏振光 2 exp[ ( )] exp( ) ~ 2 0 1 0 1 2   = + +  = a i kz y E a ikz x a a   ＝ 右旋, 左旋. 2 3  =

Ey Ex 1.00<-= 3.椭圆偏振光 E 1.00 hi= 45.00 a1丰a2 E=a exp(ikz)Xo +a2exp[i(kz+δ)] 0<δ<π右旋椭圆光 元<δ<2π左旋椭圆光 Right-hand Elliptical Polarization

3. 椭圆偏振光          + +   2 0 exp[ ( )] exp( ) ~ 2 0 1 0 1 2 a i kz y E a ikz x a a   ＝ 右旋椭圆光 左旋椭圆光

4.自然光： 5.部分偏振光和偏振度 P= I=Imx-imm min 自然光 部分偏振光

5.部分偏振光和偏振度 max min max min I I I I I I P P + − = = 总 自然光 部分偏振光 4.自然光：

二.偏振光的产生 1.用线栅偏振器和偏振片产生偏振光 利用金属丝对平行的电矢量吸收的原理，产生电矢量垂直与金 属丝的偏振光。 2.由反射产生偏振光 入射角为布儒斯特角，即 B 日=g'凸) n 反射光为线偏振光。 振动方向垂直于入射 面，多次透射后，透 射光也为线偏振光

二. 偏振光的产生 利用金属丝对平行的电矢量吸收的原理，产生电矢量垂直与金 属丝的偏振光。 1. 用线栅偏振器和偏振片产生偏振光 2.由反射产生偏振光 入射角为布儒斯特角，即 ( ) 1 1 2 n n B tg −  = 反射光为线偏振光。 振动方向垂直于入射 面，多次透射后，透 射光也为线偏振光。 • • • • • • • • • • • • • • • n2 B  n1

3.由散射产生偏振光 一束非偏振光入射到气体上，那麽在与入射光束垂直的方向上被 散射的光是线偏振光。散射光的振动方向在光线传播方向的垂直 平面内。 4.利用晶体获得偏振光 利用晶体的双折射特性。 Aocose 三.马吕斯定律 如果一线偏振光的电矢量振动方向 和检振器的振动面成0角入射，则 通过检振器之后的光强I为： I=1o cos20

一束非偏振光入射到气体上，那麽在与入射光束垂直的方向上被 散射的光是线偏振光。散射光的振动方向在光线传播方向的垂直 平面内。 3.由散射产生偏振光 4.利用晶体获得偏振光 利用晶体的双折射特性。 三. 马吕斯定律 如果一线偏振光的电矢量振动方向 和检振器的振动面成  角入射，则 通过检振器之后的光强I 为： =  2 0 I I cos A0 cos A0 sin y x

13-2光在晶体中的传播 一、晶体的双折射现象 1.双折射现象 光束在某些晶体中传播时，由于晶体对两个相互垂直振动矢量 的光的折射率不同而产生两束折射光，这种现象称为双折射。 2.寻常光(o光)和非寻常光(e光) 两束折射光中，有一束光遵守折射定律，称为寻常光(o光)： 另外一束一般不遵守折射定律，称为非寻常光(e光)。 说明：1)o光和e光与晶体密不可分 2)折射定律的含义 折射定律有两个含义： A.折射角的关系，B.入射光线和折射光线与法线同在一个平面

1. 双折射现象 光束在某些晶体中传播时，由于晶体对两个相互垂直振动矢量 的光的折射率不同而产生两束折射光，这种现象称为双折射。 2. 寻常光（o光）和非寻常光（e光） 两束折射光中，有一束光遵守折射定律，称为寻常光（o光）； 另外一束一般不遵守折射定律，称为非寻常光（e光）。 折射定律有两个含义： A. 折射角的关系，B. 入射光线和折射光线与法线同在一个平面。 说明：1〕o光和e光与晶体密不可分 2〕折射定律的含义 一、晶体的双折射现象 13-2 光在晶体中的传播

13-3偏振器件 一、 偏振器件 作用：产生信振光或检测信振光。 (一)偏振起偏棱镜 1.尼科耳棱镜(W.Nicol) 材料：方解石 n。=1.65836,n。=1.48641 D B a

一、偏振器件 1.尼科耳棱镜（W.Nicol） 材料：方解石 no =1.65836,ne =1.48641 c A D B A’ C’ a) (一)偏振起偏棱镜 13-3 偏振器件