14光的偏振态ok

3、∆ϕ=π/2 ∆ϕ=
tan θ =
E y 0 cos(ωt − kz + ∆ϕ ) E x 0 cos(ωt − kz )
=−
Ey0 Ex 0
tan(ωt − kz )
Z=0 的函数，合矢量E 定 Z=0 ， θ是 t 的函数 ， 合矢量 E 的空间指向将随时间 变化发生旋转， 变化发生旋转， 分析其旋转方向
2 x0 2 y0
2
椭圆偏振光可看作两个相互垂直、但振幅不相等、 椭圆偏振光可看作两个相互垂直、但振幅不相等、 可看作两个相互垂直 有固定相位差∆ϕ ∆ϕ的线偏振光的合成 有固定相位差∆ϕ的线偏振光的合成 线偏振光可看作两个相互垂直∆ϕ= 线偏振光可看作两个相互垂直∆ϕ=0,±π的线偏振 可看作两个相互垂直∆ϕ 光的合成 线偏振光和圆偏振光都可看作椭圆偏振光的特例 线偏振光和圆偏振光都可看作椭圆偏振光的特例 对于两个垂直 垂直振动的合成，不论相位差∆ϕ为何值， 垂直 EX⊥EY，总有 I=IX+IY，即合振动的强度简单地等于 两个垂直分振动的强度之和。这对线偏振光、圆 偏振光、椭圆偏振光都是适用的
偏振片的起偏和检偏， 偏振片的起偏和检偏，马吕斯定律
• 起偏：从自然光获得偏振光 起偏：
要得到偏振光往往要通过光与物质的相互作用使自然光的 偏振形态产生某种改变
• 起偏器:， ∆ϕ=0 ， ±π（ 线偏光 ） ， 振动平面 的空间取向不变 ， 其他 情况θ将随位置Z 情况θ将随位置Z的变化而变化 右旋圆偏振光 (时间） 时间）
E xo = E yo , ∆ϕ =
π
tan θ = tan kz
2 θ = kz
当Z值从零增大时，θ值将线性增大； 从零增大时， 值将线性增大； 故E矢量将沿着光的传播方向作逆时针以此排列
tan θ = −
y
E Ey0
Ey0 Ex0
E位于二、四象限中一个确定的平面（振动面）内 位于二、四象限中一个确定的平面（振动面） 平面
2 E = E x20 + E y 0
θ
Ex0
x
I = E + E = Ix + Iy
2 x0 2 y0
图示：振动面与XY平面的交线。 图示：振动面与XY平面的交线。线偏振光 XY平面的交线
1、∆ϕ=0 ∆ϕ=
tan θ =
E y 0 cos(ωt − kz + ∆ϕ ) E x 0 cos(ωt − kz )
=
Ey0 Ex 0
tanθ为一正常数， 位于一、 tanθ为一正常数，E位于一、三象限中一个确定的 平面（振动面） 平面（振动面）内
y
Ey0 E
θ
Ex0
x
2、∆ϕ=±π ∆ϕ=
v v v E ( z, t ) = Ex ( z, t ) + E y ( z, t )
y
Ey
E
θ
Ex
x
合成光矢量E仍在XY平面内，仍保持其横波性。 以θ表示E与X轴正向 轴正向所成的角 轴正向
tan θ =
Ey Ex
=
E y 0 cos(ωt − kz + ∆ϕ ) E x 0 cos(ωt − kz )
完全偏振光—线偏振光，圆偏振光、椭圆偏振光
光矢量E振动方位保持不变的光） 1. 线偏振光（光矢量E振动方位保持不变的光） 固定某一位置Z考察光矢量的时间变化 则其末端在xy 时间变化， 若固定某一位置Z考察光矢量的时间变化，则其末端在xy 平面上扫描出一个确定的线段； 固定某一时刻t 上扫描出一个确定的线段 平面上扫描出一个确定的线段；若固定某一时刻t考察光 空间变化， 矢量的空间变化 矢量的空间变化，则各处的光矢量位于一个取向确定的平 振动面) 面(振动面)
右旋椭圆偏振光
4、∆ϕ= −π/2 ∆ϕ=
3π/2→ −π/2（2π−π/2） −π/ π−π/
tan θ =
E y 0 cos(ωt − kz + ∆ϕ ) E x 0 cos(ωt − kz )
tan θ = Ey0 Ex0
=
Ey0 Ex0
tan(ωt − kz )
tan(ωt )
t↑
θ↑
迎着光的传播方向观察时 将会“看到”光矢量E 光的传播方向观察时， 当迎着光的传播方向观察时，将会“看到”光矢量E沿逆 左旋） 时针方向转动 （左旋） ∆ϕ = -π/2 π 的末端随时间变化在XY XY平面上 E 的末端随时间变化在 XY 平面上 扫描的轨迹，亦是一个正椭圆。 扫描的轨迹，亦是一个正椭圆。 （左旋椭圆偏振光） 左旋椭圆偏振光）
是两者的混合，各振动方向都有，有一个方向占优势 ）
⇒
部分偏振光
部分偏振光的分解
部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直的、 部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直的 、 不 等幅的、位相无关（不相干）的线偏振光。 等幅的、位相无关（不相干）的线偏振光。
部分偏振光的表示法： 部分偏振光的表示法：
·
·
·· ·· ··
垂直纸面的光振动较强
平行纸面的光振动较强
偏振度
Imax − Imin P= Imax + Imin
P =1→线偏振光 ；0<P <1 →部分偏振光或椭圆偏振光； P =0→自然光或圆偏振光 凭借一检偏器，可将五种偏振态区分为三种，但
Ip Ip P= = It In + I p
完全偏振光 (线、圆、椭圆) P =1；部分偏振光 0<P <1； 自然光 (非偏振光 ) P = 0
两列同频率、振动方向相互垂直、 两列同频率 、 振动方向相互垂直 、 同向传播的 平面光波的叠加-----偏振光的形成及特征 平面光波的叠加---偏振光的形成及特征 两个相互垂直的振动方向分别取为X、Y轴，波 并记 的传播方向为Z，不失一般性，取ϕx0=0，并记 Y振动 振动相对于X振动 X振动的相差为:
向 传 播方
E
·
迎着对光传播方向看
线偏振光的表示法：
· · · · ·
光振动垂直纸面
光振动平行纸面
2.
圆偏振光
在任一位置光矢量E的末端随时间变化在xy平面上扫描出 一个圆的光 光矢量E在xy平面内运动的特点：其瞬时值的大小不变；方 向以角速度ω（波的圆频率）匀速旋转 迎着光束的传播方向观察，根据E的旋向分为：左旋圆偏 迎着 振光（光矢量E按逆时针方向旋转）和右旋圆偏振光（光 矢量E按顺时针方向旋转）
右旋圆 偏振光
3. 椭圆偏振光
在任一位置光矢量E的末端随时间变化在xy平面上扫描出 一个椭圆的光 左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光
右旋椭圆 偏振光
根据垂直振动的合成原则： 根据垂直振动的合成原则： 以上三种偏振态都可以看作是两个垂直的同频率振动 Ex 和Ey 的合成，合成波的振动方式取决于两个分振动 相位差∆ 的振幅比 x0/Ey0和相位差∆ϕ=ϕy-ϕx 振幅比E 振幅比 相位差
光的偏振状态
MAXWELL：E⊥K，光波具有横波性（偏振性） E 在与传播方向垂直 垂直的平面内光矢量E还可能有各式各样的振 垂直 动状态，该平面内的具体振动方式称为光的偏振态 完全偏振光 非偏振光即自然光 部分偏振光 ？完全偏振光： 完全偏振光：设光的传播方向Z，E位于XY平面，根据正交 分解法，任何形式的光振动总可分解EX ，EY。如果这两个分 振动完全相关，即有完全确定的相位关系 确定的相位关系，则相应的光称为 确定的相位关系 完全偏振光（偏振光）
∆ϕ=0，±π 或 Ex0=0 或 Ey0=0 椭圆偏振光 ⇒ 线偏振光
∆ϕ = ±
π
2
; Ex 0 = E y 0 = A
椭圆偏振光 ⇒ 圆偏振光 圆偏振光可看作两个相互垂直、 振幅相等、相位差 圆偏振光可看作两个相互垂直、 振幅相等、 可看作两个相互垂直 ±π/2的线偏振光的合成
I = E + E = 2A
tan θ = −
Ey0 Ex0
tan(ωt )
（* 注* ）
t 增↑ θ减↓
迎着光的传播方向观察时 将会“ 看到” 光的传播方向观察时， 当 迎着 光的传播方向观察时 ， 将会 “ 看到 ” 光矢 右旋） 量E沿顺时针方向转动 （右旋）
∆ϕ=π ，代入： ∆ϕ π/2，代入：
v v E x ( z, t ) = E x 0 cos(ωt − kz ) v v E y ( z, t ) = E y 0 cos(ωt − kz + ∆ϕ )
Ex E y =1 + E E xo yo
2
2
x y + =1 a b
2
2
E的末端随时间变化在XY平面上扫描的轨迹，是一个正椭圆。 的末端随时间变化在XY平面上扫描的轨迹，是一个正椭圆。 XY平面上扫描的轨迹 两半轴分别位于X轴和Y 两半轴分别位于X轴和Y轴，两半轴长分别为Ex0，Ey0 两半轴长分别为E Ey0 ∆ϕ = π/2 Ex0
y
E
∆ϕ = ϕ y − ϕ x
x
Ey
θ
Ex
z
则X，Y方向的光矢量E波函数 （ *注* ） 方向的光矢量E
v v E x ( z, t ) = E x 0 cos(ωt − kz ) v v E y ( z, t ) = E y 0 cos(ωt − kz + ∆ϕ )
波场中任意位置和时刻的波函数（合振动）
θ的大小，即E在XY平面内的指向,将随位置Z和时 间t而变化 （旋转性） 一、光矢量E的时间变化（Z为定值，可取Z=0，振动的合成） 光矢量E 时间变化 为定值，可取Z= 振动的合成） Z=0
∆ϕ ⇔ ∆ϕ + 2mπ ∆ϕ ⊂ 2π ,
(m = ±1,±2,.....) [−π , π ]
特例： 特例：