中国科学技术大学：《光学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第八章 光的偏振和晶体的双折射

第八章光的偏振和晶体的双折射 光的偏振态及其数学表示 晶体的双折射及双折射晶体的参数 晶体中的波面及折射率椭球 晶体光学器件:偏振棱镜和波晶片 偏振光的干涉 旋光 人工双折射及其应用

第八章光的偏振和晶体的双折射 光的偏振态及其数学表示 晶体的双折射及双折射晶体的参数 晶体中的波面及折射率椭球 晶体光学器件：偏振棱镜和波晶片 偏振光的干涉 旋光 人工双折射及其应用

光是横波,具有偏振特性 ◆偏振:振动方向相对于传播方向的不对 称性 ◆对可见光,只考虑其电矢量。 H k

光是横波 ,具有偏振特性  偏振：振动方向相对于传播方向的不对 称性。  对可见光，只考虑其电矢量。 k  E  H 

自然光 ◆振动方向随机,相对于波矢对称。 ◆光的叠加是按强度相加

自然光  振动方向随机，相对于波矢对称。  光的叠加是按强度相加

◆可沿任意方向正交分解,在任一方向的 强度为总强度之半

 可沿任意方向正交分解，在任一方向的 强度为总强度之半。 0 2 1 I I I x = y =

◆自然光是大量原子同时发出的光波的集合。 其中的每一列是由一个原子发出的,有一个 偏振方向和相位,但光波之间是没有任何关 系的。所以,它们的集合,就是在各个方向 振动相等、相位差随机的自然光

 自然光是大量原子同时发出的光波的集合。 其中的每一列是由一个原子发出的，有一个 偏振方向和相位，但光波之间是没有任何关 系的。所以，它们的集合，就是在各个方向 振动相等、相位差随机的自然光

平面偏振光(线偏振光) ◆只包含单一振动方向的电矢量 ◆在任一方向的光强,马吕斯定律 I cos 0

平面偏振光（线偏振光）  只包含单一振动方向的电矢量。  在任一方向的光强，马吕斯定律。   2 0 I = I cos 0 I  I 

部分偏振光 介于自然光和线偏光之间。 ◆偏振度=(IMAX-MIN)/(MAX+M|N)

部分偏振光  介于自然光和线偏光之间。  偏振度=（IMAX-IMIN）/（IMAX+IMIN）

员偏振光 ◆电矢量端点轨迹的投 影为圆 ◆其电矢量不是沿某 方向作周期性振动, 而是做匀速旋转。但 其电矢量在某一直线 上的投影则是简谐振 动

圆偏振光  电矢量端点轨迹的投 影为圆。  其电矢量不是沿某一 方向作周期性振动， 而是做匀速旋转。但 其电矢量在某一直线 上的投影则是简谐振 动

◆每一时刻的电矢量可以分解为振幅相等、相 位差为T/2、相互垂直的振动 E(t)=Acos(at -kz) =+,右旋 2 E,()=Acos(ot+n)-k2)=-x,左旋 迎着光的传播方向观察。 E(t, 3)=E x+E,y=Acos(at-kz)x+ Acos(ot-kztoy

 每一时刻的电矢量可以分解为振幅相等、相 位差为π/2、相互垂直的振动      =  − = − ) 2 ( ) cos( ( ) cos( ) E t A t k z E t A t k z y x           = − = + ，左旋 ，右旋 2 2     迎着光的传播方向观察。 E t z E x E y A t k z x A t k z y x y      ) 2 ( , ) cos( ) cos(  = + =  − +  − 

椭圆偏振光 ◆电矢量端点轨迹的投影为椭圆。 ◆每一时刻的电矢量可分解为 ∫E.=4coo-k2) E,=A,coS(ot-kz+△g) E 2EE xcos△=sn2△q E(t, 2)=E x+E y=A cos(at-kz)x+ A, coS(ot-kz+A)y

椭圆偏振光  电矢量端点轨迹的投影为椭圆。  每一时刻的电矢量可分解为    = − +  = − cos( ) cos( )    E A t k z E A t k z y y x x + −  =  2 2 2 2 2 cos sin 2 x y x y y y x x A A E E A E A E  E t z E x E y A t k z x A t k z y x y x y      ( , ) = + = cos( − ) + cos( − + )