晶体光学 final
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晶体光学复习资料一、概念1.晶体光学：晶体光学是研究可见光通过透明晶体时所产生的一些光学现象及其原理的一门科学。
不同的透明矿物显示的光学性质不相同，据此可以鉴别透明矿物。
因此，晶体光学是研究、鉴定透明矿物及岩石的重要方法。
2.偏光作用在晶体光学中的应用：晶体光学研究中主要是应用偏光。
研究的主要仪器是偏光显微镜，其中装置有使自然光转变为偏光的偏光镜(起偏镜)。
偏光镜通常是根据选择吸收作用(偏光片)或双折射作用(尼科尔棱镜)产生偏光的原理制成的。
自然光通过偏光镜后即转变成振动方向固定的偏光。
3.均质体：根据光学性质不同，可以把透明物质划分为均质体和非均质体两大类。
等轴晶系矿物及非晶质物质的光学性质各个方向相同，称为光性均质体，简称均质体；如石榴石、萤石、火山玻璃及加拿大树胶等。
4.非均质体：根据光学性质不同，可以把透明物质划分为均质体和非均质体两大类。
中级晶族和低级晶族的矿物，其光学性质随方向而异，称为光性非均质体，简称非均质体，如石英、长石、橄榄石等。
绝大多数造岩矿物属于非均质体，是我们研究的重点。
5.光轴：实验证明，光波沿非均质体的特殊方向射入时不发生双折射，基本不改变入射光波的振动特点和振动方向。
非均质体中，这种不发生双折射的特殊方向称为光轴(optic axis)。
中级晶族晶体只有一个光轴方向，称为一轴晶；低级晶族晶体有两个光轴方向，称为二轴晶。
6.一轴晶光率体中概念：中级晶族晶体的水平结晶轴轴单位相等，即a＝b≠c。
水平方向上(垂直Z晶轴)的光学性质相同。
当光波的振动方向垂直Z晶轴时(即沿水平方向振动)，相应的折射率值相等，此为常光的折射率值，以符号“No ”表示。
当光波的振动方向平行Z晶轴时，相应的折射率值与No相差最大，为非常光的折射率值，以符号“Ne”表示。
光波的振动方向与Z晶轴斜交时，相应的折射率值递变于No与Ne之间，亦为非常光的折射率，以符号“Ne'”表示。
Ne'值的大小随光波振动方向与Z晶轴的夹角大小而变化。
晶体光学及光性矿物学课件-晶体光学基础
光波沿非均质体的特殊方向入射时,不 发生双折射,这种特殊的方向称为光轴.
中级晶族具有一个这样的特殊方向,称 为一轴晶矿物;低级晶族具有两个这样 的特殊方向,称为二轴晶矿物.
第一章 晶体光学基础
第Байду номын сангаас节 光 率 体
一.光率体的由来 晶体光学中的许多现象都与光波的振动方向与相 应折射率值有关, 为了更好地反映光波的振动方 向与相应折射率值之间的关系, 引入了物理学中 的光率体的概念.
第二节 光在晶体中的传播特性
▪ 双折射
光波射入非均质体，除特殊方向外，都要分 解为振动方向互相垂直，传播速度不同，折 射率不等的两种偏光，此种现象称为双折射. 双折射是非均质介质的普遍特征.
C
光通过非均质体分解成二束偏光示意图
第二节 光在晶体中的传播特性
▪ 双折射率
两种偏光折射率值之差称为双折射率.
课程总结与讨论（2）
晶体光学概述
---- 参考书
1. 康维国, 梁万通, 刘亚琴, 晶体光学. 长春: 东北师范 大学出版社,1993
2. 李德惠, 晶体光学. 北京: 地质出版社,1984 3. 北京大学地质学系岩矿室, 光性矿物. 北京: 地质出版
社,1979 4. 孟庆丽,光性矿物学简明教程. 北京: 地质出版社,1985 5. 长春地质学院实验中心, 透明矿物薄片鉴定(二). 校内
晶体光学概述
---- 课程安排
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第五章 第六章
晶体光学基础（2） 偏光显微镜（2） 单偏光镜下晶体的光学性质（6） 正交偏光镜间晶体的光学性质（6） 锥光系统下一轴晶晶体的光学性质（4） 锥光系统下二轴晶晶体的光学性质（4） 透明矿物系统鉴定（2）
第一章晶体光学基础
§5 光率体
一、均质体的光率体
光在均质体中传播时，无论振动方向如何，折 光率值相等。 图形特点：均质体光率体是以折光率值为半径的圆 球体（包括：等轴晶系矿物和玻璃质）。 均质体的光 率体的切面
Bxa“//”Ng，Ng=Bxa，Bxo一定“//”Np，即 Bxo= Np。相应的矿物叫二轴晶正光性矿物。
2.二轴晶负光性光率体（-）： 当Ng-Nm＜Nm-Np时，为负光性光率体。
Bxa=Np，Bxo=Ng。 相 应 的 矿 物 叫 二 轴 晶 负 光 性 矿物。
二 轴 晶 光 率 体
三、二轴晶光率体
微观结构不同，折光率值是透明鉴定矿物最可 靠的常数之一。
三、全反射及其临界角
1.全反射临界角 当光从光密介质射入光疏介
质，折射光线沿界面传播时相应 的入射角叫全反射临界角。
2、产生全反射的必要条件 ①从光疏介质射入光密介质。 ②入射角≥全反射临界角。
3、阿贝折光仪的制成原理 如果玻璃块上方介质为n，反射
1 nm=10 Å =10-3μ（微米） =10-6mm（毫米）
§2 自然光和偏光
根据光波的振动特点，把光可分为自然 光和偏光。 自然光：是指直接由光源发出的光，自然 光的光波振动方向在垂直于光波传播方向 的平面内，作任何方向的等振幅的振动。 偏光：自然光经过反射、折射、双折射或 选择性吸收等作用后，可以转变为只在一 个固定方向上振动的光波，称为偏振光或 偏光。
Vi/ Vγ= Sinⅰ/ Sinγ=N ……..…..③
当两种介质一定时，N值永远是一个常数， 我们把N称为折射介质对入射介质的相对折射 率，当入射介质是真空时，称N为绝对折射率 ，简称折射率或折光率。我们把③式为折射定 律。
晶体光学 final
Py 0 yx Ex yy E y yz Ez
xx xx xy xz E x Dx Px Py 0 yx yy yz E y D y 0 yx E P zx zy zz z Dz z zx
偏振光与自然光
1/4 波片 + 偏振片
同济大学物理系
各向异性介质的介电常数
介电张量的对称性
xx xy xz E x Dx D y 0 yx yy yz E y E D z zx zy zz z
可以得到
2 2 D 0 n E k E k 0 n E
E 代表E在Ek平面内垂直于k的分矢量
同济大学物理系
相速度和光线速度
光波与光线的大小
1 1 n n 电场能量 we E D E k H E H k 2 2 c 2c 1 1 n n k E H k E H 磁场能量 wm H B 2 2 c 2c
P 0 E D 0E P
3. 波矢传播方向 D H 4. 坡印亭矢量传播方向 E H
1. 电场与电位移矢量振动的方向相同 2. 波矢与坡印亭矢量传播方向相同
同济大学物理系
各向异性介质中电磁波的传播
晶体的各向异性
沿不同方向上 极化率不同 介电常数不同 折射率不同
o光e光的折射率之间的关系相速度和光线速度光波与光线的方向光波与光线的方向同济大学物理系34光波与光线的方向光波与光线的方向相速度和光线速度同济大学物理系由消去h光波与光线的方向光波与光线的方向相速度和光线速度同济大学物理系?????????enkekend??????2020??可以得到??e代表e在ek平面内垂直于k的分矢量光波与光线的大小光波与光线的大小????khecnhkc?nedewe????????????????n???????22121????heekknhheekkbbhh?????????????????11电场能量磁场能量磁场能量相速度和光线速度同济大学物理系????hccwm???????222????kscnkhecnwwme??????????22电磁场能量相等kscnwwwme??????总能量等于光波与光线的大小光波与光线的大小相速度光线速度vr等于单位时间内通过垂直于能流方向的面积除过垂直于能流方向的面积除以每单位体积的能量ncvp?bh相速度和光线速度同济大学物理系?cosprvkscns?wsv?????vpskedvr相速度是光线速度在波法线方向k上的投影光波与光线的大小光波与光线的大小bhsss?t???已知ed的大小和方向就可以确定折射率波矢和光线的传播方向传播方向相速度和光线速度同济大学物理系ked222e?d?n????2??????2222dededdd?ee?d?k????????????2??????2222dedeeed?ed?et?????????????光波与光线的大小光波与光线的大小同样的与光线速度vr相对应还可以定义一个光线折射率或者能量折射率相速度和光线速度同济大学物理系?cosnvcnrr??相速度和光线速度需要明确哪些问题
《晶体光学》课件2
随着信息科学技术的快速发展，晶体光学与信息科学的交叉研究也越来越受到关注。例如，利用晶体光学原理，可以实现高速、高精度、高稳定性的光学信息处理和传输，为未来的通信和计算技术提供新的解决方案。
晶体光学在生物医学领域也有着广泛的应用前景。例如，利用晶体光学原理可以研究生物组织的结构和功能，为医学诊断和治疗提供新的手段。同时，晶体光学也可以用于药物研发和生物成像等领域，为生物医学研究提供新的工具和思路。
晶体光学在制造各种光学仪器中发挥着重要作用，如棱镜、透镜等。
晶体光学材料可作为激光介质，用于制造各种激光器。
在光纤通信领域，晶体材料可用于制造光波导等关键器件。
光学仪器制造
激光技术
通信技术
早在文艺复兴时期，科学家们就开始研究晶体的光学性质。
19世纪，费迪南德·布律内尔的研究为晶体光学的发展奠定了基础。
加强与其他学科领域的交叉融合，推动晶体光学在新型材料、光子器件、光电子学等领域的应用研究，促进相关领域的发展。
加强国际合作与交流，引进国外先进的理论和技术，提高我国晶体光学研究的整体水平。
谢谢您的聆听
THANKS
光学通信技术是现代通信领域的重要发展方向，而晶体光学在其中扮演着重要的角色。例如，利用晶体光学的原理可以实现光信号的调制、解调、滤波等功能，提高通信系统的传输速度和稳定性。
晶体光学理论为光学通信技术的发展提供了重要的理论支持，促进了通信技术的不断创新和进步。
生物医学成像技术是医学领域的重要应用，如常见的X射线、CT、MRI等技术，都需要利用晶体光学原理来实现图像的获取和解析。
晶体光学理论在生物医学成像技术的发展中发挥了重要作用，为医学诊断和治疗提供了更加准确和可靠的工具。
晶体光学的研究进展与未来展望
晶体光学知识点总结
第一章1、晶体光学：研究可见光通过透共振、穆斯鲍尔谱学、透射电子显微镜等方法研究矿物。
2、光性矿物鉴定法：是利用不同的透明矿物显示的光学性质不同，鉴定明矿物晶体时所产生的一些光学现象及其原理的一门科学。
3、研究矿物的方法包括：化学分析、光谱分析、电子探针显微分析、X射线结构分析、差热分析、荧光分析以及晶体测量和比重、硬度精确测定等。
此外还用红外光谱、核磁透明矿物。
晶体光学是鉴定、研究透明矿物及岩石的重要方法。
是一种很好的物相研究法。
4、可见光：是电磁波，其波长范围约为390nm～770nm（纳米）是整个电磁波谱中很窄的一小段。
可见光光波波长不同，呈现颜色也不同。
白光是各种单色光按一定比例混合而成的混合光。
单色光的波长由长到短，对应的色感由红到紫。
5、纵波：振动方向与传播方向一致，不存在偏振问题；横波：振动方向与传播方向垂直，存在偏振问题。
6、最常见的光有五种：自然光、线偏振光、部分偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光。
7、自然光：各个方向上振动振幅相同的光。
（一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直的、等幅的、不相干的线偏振光。
）8、线偏振光（又称平面偏振光或完全偏振光）：在垂直于传播方向的平面内，光矢量只沿某一个固定方向振动。
9、部分偏振光：某一方向光振动比与之垂直方向的光振动占优势。
彼此无固定相位关系、振动方向任意、不同方向上振幅不同的大量光振动的组合，它介于自然光与线偏振光之间。
（部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直的、不等幅的、不相干的线偏振光）10、获得偏振光的方法：由反射与折射产生（部分偏振光）、由二向色性产生（线偏振光）、双折射晶体（偏振棱镜）产生（线偏振光）。
11、布儒斯特定律：若光从折射率为n1的介质向折射率为n2的介质，当入射角满足tgi 0=n2/n1时，反射光中就只有垂直于入射面的光振动，没有平行于入射面的光振动，这时反射光为线偏振光，折射光仍为部分偏振光。
这就是Brewster定律。
4晶体光学概述
高级光学Advanced Optics梁柱编著中科院长春光学精密机械与物理研究所二○○二年三月§4.1 晶体光学概述第 1 页随着激光、红外和光通信技术的发展，对各种光学晶体元件的应用也越来越广泛，因此晶体光学也逐步由专业学科向基础学科转变。
晶体光学已成为一门独立的基础课程。
我们把晶体光学做为高级光学的一章来讲解，主要讲述晶体光学的基本理论和主要应用方面。
晶体与非晶体的重要区别是晶体在不同的空间方向上表现不同的光学特性，构成晶体的分子或原子按一定方向排成周期性结构，如下面的长方体就是一种结构。
周期排列构成的骨架叫晶格，微粒（原子）重心点叫结点，结点构成的总体称空间点阵，整个晶体结构可看成是结点沿空间不同方向按一定距离平移而成，其平移距离为周期，因不同方向周期不同，所以晶体性质与方向有关，或者说晶体的介电常数以及折射率是与方向有关的。
晶体不仅有周期性，还有对称性，对称就是经过某种操作能回复原状的性质，对称有中心对称，轴对称和面对称等，沿某一轴旋转可恢复原状称轴对称，沿轴旋转2π/N而复原，称N次旋转对称轴。
如果晶体结构相对某一平面成镜像对称，则此平面谓对称面，中心对称就是相对某一点而对称，目前的研究情况已比较清楚的知道，晶体从结构上共分为七大类，32个点群。
七大类是：三斜、单斜、正交、三角、四角、六角和立方。
由于晶体不同方向性质不同，我们称为各向异性，在均匀介质中，物质方程为，而在各向异性介质中，不同方向的介电常数ε是不同的，因此有：……(4.1.1)即其中j、k为x、y、z写成矩阵形式……(4.1.2)由于晶体有对称性，恰当的选取坐标轴，比如让坐标轴与某一周期方向一致，介电常数二阶张量可简化成下面三种形式……(4.1.3)三斜、单斜、正交三角、四角、六角立方双轴晶体单轴晶体同性晶体有三个独立分量两个独立分量一个独立分量各种晶体光学元件§4.2光波在晶体中的一般传播规律第 1 页下面我们根据麦克斯韦方程组和非均匀介质中的物质方程来分析光波在非均匀介质中的一般传播规律由麦克斯韦方程和物质方程在晶体中为①②③④……(4.2.1)从上面方程组可推出两个波动方程，即由波动方程求解可得出：……(4.2.2)……(4.2.3)把上面解代入麦克斯韦方程②②式右边……(4.2.4)同理由①式可得到……(4.2.5)由公式可得……(4.2.6)用图表示则有图4-1式中表示在平面上垂直的电场分量由再考虑电动力学中的熟知公式坡印廷矢量……(4.2.7)从上面三个公式结合起来看，可得到光在晶体中传播的一般性质：1. 、、、四矢都垂直，所以四矢共面2.3. 与方向不一致，所以与方向也不一致。
晶体光学简介
晶体光学简介一 晶体的介电常数张量由电磁场理论已知，介电常数是表征介质电学特性的参量。
在各向同性介质中，电位移矢量D 与电场矢量E满足如下关系： E E D rεεε0== （1）由于介电常数r εεε0=是标量，所以电位移矢量D 与电场矢量E 的方向相同，即D矢量的每个分量只与E矢量的相应分量线性相关。
对于各向异性晶体，D 和E间的关系为E E D r⋅=⋅=εεε0 （2） 介量常数r εεε0=是二阶张量，该关系的分量形式为 ),,,(0z y x j i E D jjji i ==∑εε （3）这里的j i ε是相对介电常数张量元素。
由该式可见，电位移矢量D 的每个分量与电场矢量E的各个分量均线性相关，在一般情况下，D 与E的方向不同。
因此，晶体的相对介电常数张量可以写为[]⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+++=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=)1()1()1()1()1()1()1()1()1(111z z y z x z z y y y x y zx y x x x zz zy zx yz yy yx xz xy xx ji χχχχχχχχχεεεεεεεεεε （4）由于[])1(ji χ是对称张量，因而晶体的相对介电张量[]ji ε是一个对称张量，因此它有六个独立分量，经过主轴变换后的介电常数张量是对角张量，只有三个非零的对角元素，为[]⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=zz yy xx ji εεεε000000（5）式中，xx ε、yy ε、zz ε称为相对主介电常数。
由麦克斯韦关系式r n ε=，还可以相应地定义三个主折射率xx x n ε=，yy y n ε=，zz z n ε= （6）在主轴坐标系中，电位移矢量与电场强度矢量的分量关系可表示为 ),,(0z y x i E D ii i i ==εε （7）对于自然界中存在的七大晶系：立方晶系、四方晶系、六方晶系、三方晶系、正交晶系、单斜晶系、三斜晶系，由于它们的空间对称性不同，其相对介电常数张量的形式也不同。
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y Ey Py
1. 电场与电位移矢量振 动的方向不同 2. 波矢与坡印亭矢量传
播方向不同
x Px Ex
同济大学物理系
各向异性介质中电磁波的传播
y
P
y
Px 0 xx E x Py 0 yx E x
Ex x
Ey
Px 0 xy E y
P x
Py 0 yy E y Pz 0 zy E y
各向异性介质的介电常数
折射率椭球 各向异性晶体中的 电能密度
1 1 we E D 0 Ei ij E j 2 2 i, j
2 Z
利用介电张量元的对称性εij=εji
XX E YY E ZZ E 2 XY E X EY 2 YZ EY EZ 2 ZX EZ E X
Py 0 yx Ex yy E y yz Ez
xx xx xy xz E x Dx Px Py 0 yx yy yz E y D y 0 yx E P zx zy zz z Dz z zx
可以得到
2 2 D 0 n E k E k 0 n E
E 代表E在Ek平面内垂直于k的分矢量
同济大学物理系
相速度和光线速度
光波与光线的大小
1 1 n n 电场能量 we E D E k H E H k 2 2 c 2c 1 1 n n k E H k E H 磁场能量 wm H B 2 2 c 2c
3. O光、e光的电场、电位移矢量振动方向 之间的关系 4. O光、e光、波矢k的传播方向之间的关系 5. O光、e光的折射率之间的关系
同济大学物理系
相速度和光线速度
光波与光线的方向
（3） （4）
同济大学物理系
相速度和光线速度
光波与光线的方向
同济大学物理系
相速度和光线速度
光波与光线的方向
由
消去H
偏振光与自然光
1/4 波片 + 偏振片
同济大学物理系
各向异性介质的介电常数
介电张量的对称性
xx xy xz E x Dx D y 0 yx yy yz E y E D z zx zy zz z
对于振动方向互相垂直的两个线偏振光，在晶体中有着 不同的传播速度（或折射率），因而发生双折射现象。
同济大学物理系
各向异性介质中电磁波的传播
1. 电场振动的方向
各向 同性 介质 2. 电位移矢量振动的方向
3. 波矢传播方向 D H 4. 坡印亭矢量传播方向 E H
E P
P 0 E D 0E P
同济大学物理系
主要内容
光波是横波（偏振） 晶体是各向异性介质
光在各向异性介质中的传播 光在各向同性介质中的传播
同济大学物理系
各向同性介质中电磁波的传播
各向同性介质 的物质方程
麦克斯韦方程组
B E t
D H J t
D
B 0
晶体光学参考书
晶体光学：金石琦，科学出版社1995 晶体光学：李家泽，北京理工大学出版社 1989 高等光学教程：季家镕，科学出版社
同济大学物理系
第七章 光的偏振与晶体光学基础
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 偏振光与自然光 晶体的双折射 双折射的电磁理论 晶体光学性质的图形表示 光波在晶体表面的反射与折射 晶体光学器件 偏振光和偏振器件的矩阵表示 偏振光的干涉 旋光性 晶体、液体和液晶的电光效应 光测弹性效应和玻璃内应力测定 晶体的非线性光学效应
we
0
电能
2
2 2 2 E X Y EY Z EZ X
2 2 2 1 DX DY DZ we 2 0 X Y Z
同济大学物理系
各向异性介质的介电常数
折射率椭球 在D空间的折射率椭球方程
D
X
2 X
D
Y
2 Y
D
Z
更确切地说：
由于空间传播地特点，光振 动矢量末端的轨迹呈圆形螺 旋线，只是在垂直于传播方 向的平面上投影构成一个圆。
同济大学物理系
偏振光与自然光
完全偏振光：椭圆偏振光。 线偏振光和圆偏振光是两种特殊形式，
当两个正交振动的振幅相等， 当两个正交振动的位相差
2
的奇数倍时：圆偏振光。
同济大学物理系
偏振光与自然光 需要说明：
1.线和圆偏振光是椭圆偏振光的特殊表现形式。 2.自然光是部分偏振光的特殊表现形式。 3.椭圆偏振光＝两个振动合成，有位相关系； 部分偏振光＝两个振动合成，无位相关系。 要真正区分，借助其它辅助光学元件才行。
1/4 波片 + 偏振片 同济大学物理系
偏振光与自然光
P 0 E D 0E P
3. 波矢传播方向 D H 4. 坡印亭矢量传播方向 E H
1. 电场与电位移矢量振动的方向相同 2. 波矢与坡印亭矢量传播方向相同
同济大学物理系
各向异性介质中电磁波的传播
晶体的各向异性
沿不同方向上 极化率不同 介电常数不同 折射率不同
同济大学物理系
主要内容
E
电磁波在晶 体中的传播
k B
o-ray e-ray
no ne
同济大学物理系
主要内容
两点启示
第一个启示是：光束 A 在射入方解石前就包含了两种成分， 两种成分的差别只能振动方向。只有横波才可能在确定的 传播方向上有不同的振动方向，说明光是横波。这是发现 双折射现象的历史意义之一；B、C 光束有不同的振动方向， 即在振动方向上具有偏向性，所以被称为”偏振光”（或 ， ”极化光” ，英文为 polarized light） ，又称;光束 A、B 具有不同的“偏振状态” 。 第二个启示是：说明方解石的光学性质（如折射率）与光 振动的方向有关，因而是“光学各向异性”的，于是称为 “光学各向异性媒质” 。
z y P
Pz 0 zx E x
z y
Px 0 xz E z Py 0 yz E z
Ez z x
E P x z
Pz 0 zz E z
同济大学物理系
各向异性介质中电磁波的传播
y E D P x z
Px 0 xx Ex xy E y xz Ez Pz 0 zx Ex zy E y zz Ez
同济大学物理系
偏振光与自然光
完全偏振光
同济大学物理系
偏振光与自然光
线偏振光 偏振面方位恒定的偏振光：线偏振光或平面偏振光。 特点： 1.光振动只限于某一确定 的平面内。 2.光振动矢量在垂直于传 播方向的平面内的投影是 一条直线。
同济大学物理系
偏振光与自然光
圆偏振光
圆偏振光：偏振面相对于传播方向随时间以圆频率 旋转， 光振动矢量末端的轨迹位于一个圆上。 左旋： 逆时针转动 右旋： 迎着光传播方向观察，光矢量 顺时针转动
n n E H k S k 电、磁场能量相等 we wm 2c 2c
总能量等于
n w we wm S k c
同济大学物理系
相速度和光线速度
xy xz E x yy zy
yz E y zz E z
同济大学物理系
各向异性介质中电磁波的传播
1. 电场振动的方向 2. 电位移矢量振动的方向
Байду номын сангаас 3. 波矢传播方向 D H 4. 坡印亭矢量传播方向 E H
1. 电场与电位移矢量振 动的方向不同
2. 波矢与坡印亭矢量传
播方向不同
同济大学物理系
偏振光与自然光
偏振光和自然光的特点 光波是横波：E k
D k 且 D // E
在 k 的平面内，E 还可能存在不同的振动状态，称之 为光的偏振态。
偏振面（振动面）：振动方向与传播方向构成的面。 根据偏振面的不同表现形式，光的偏振态分为3类5种： 1.完全偏振（线偏振、圆偏振、椭圆偏振） 2.非偏振 3.部分偏振
的整数倍时：线偏振光。
同济大学物理系
偏振光与自然光
自然光
光源的发光机制：任一原子或分子的任一次辐射波列都具有 恒定的振动方向。 不同原子或分子同一时刻 同一原子或分子不同时刻 发出的 不同列波，可能具有 不同的振动方向和相位
可以认为：光源发出的众多波列构成的光振动矢量在垂直于 传播方向上，具有空间和时间分布的均匀性。 自然光：偏振面具有各种不同取 向，且相位随机分布的 平面偏振光的集合。
电磁场能量守恒定理 + 麦克斯韦方程
这九个量是不是相 互独立的？
w S 0 t D H t
同济大学物理系
各向异性介质的介电常数
介电张量的对称性 可以导出
i, j
ij
ji Ei
E j t
0
介电张量必须是对称张量
ij ji
同济大学物理系
同济大学物理系
偏振光与自然光
部分偏振光
若自然光在两个正交方向强度的时间平均值不相等， 一个取极大值 I max ，另一正好 取极小值 I min 称为部分偏振光。 偏振度：表示部分偏振光的 偏振特性。