椭圆偏振光和圆偏振光课件.ppt

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1、波动光学(Wavemotionoptics)1本章开始的研究对象:光。光是什么？近代物理认为，光既是一种波动(电磁波)，又是一种粒子(光子)。就是说，光是具有波粒二象性的统一体。光学通常分为几何光学、波动光学和量子光学三部分。我们首先研究光的波动性。波动光学是当代激光光学、信息光学、非线性光学和很多应用光学的重要基础。波动最重要的特征是具有干涉、衍射和偏振现象。引子2可见光,即能引起人的视觉的电磁波,它的频率在3.9×1014～7.7×1014Hz之间,相应真空中的波长在7700Å~3900Å之间。不同频率的光，颜色也不同。频率与颜色如表19-1所示。红光77

2、00~6200Å3.9×1014~4.8×1014Hz橙光6200~5900Å4.8×1014~5.1×1014Hz黄光5900~5600Å5.1×1014~5.4×1014Hz绿光5600~5000Å5.4×1014~6.0×1014Hz青光5000~4800Å6.0×1014~6.3×1014Hz蓝光4800~4500Å6.3×1014~6.7×1014Hz紫光4500~3900Å6.7×1014~7.7×1014Hz表19-1可见光的范围3就能量的传输而言，光波中的电场E和磁场H是同等重要的。但实验证明,引起眼睛视觉效应和光化学效应的是光波中的电场,所

3、以我们把光波中的电场强度E称为光矢量(或光振动)。在波动光学中,光强定义为4第19章（Polarizationoflight）(4)光的偏振5一.原子的发光光是光源中的原子或分子从高能级向低能级跃迁时发出的。波列v=(E2-E1)/h波列长x=c能级跃迁辐射E1E2原子发出的光是一个有限长的波列。§19-1原子发光模型62.激光光源：受激辐射(将在近代物理中讨论)3.同步辐射光源1.普通光源：自发辐射(随机、独立)不相干(不同原子发的光)不相干(同一原子先后发的光)∴∵二.光源7§19-2光波列的频谱宽度由付里叶积分可以证明，频宽：波列长x光波列长度:

4、x=ct可见,波列愈长,其单色性愈好。实际谱线宽度大大超过上述自然宽度。原因一是原子间的碰撞是激发态寿命(t)缩短；二是运动原子发出的光有多普勒频移。它不是单色光，实际是由某一中心波长o附近的许多不同频率的单色光组成。8由v=c/,有x=ct波列长x=ct9§19-3光的偏振态光波是横(电磁)波。光波中光矢量(电场)的振动方向与光的传播方向垂直。偏振—研究光矢量在垂直于传播方向的平面内的振动状态(偏振态)。最常见的偏振光有五种:自然光、线偏振光、部分偏振光、*椭圆偏振光和圆偏振光。EH光的传播方向图19-110一.自然光部分偏振光线偏振光普通光

5、源发出的光、阳光都是自然光。由于原子发光的间歇性和无规则性，使得普通光源发出的光的光矢量在垂直于传播方向的平面内以极快的速度取0~360°内的一切可能的方向，且没有哪一个方向占有优势。具有上述特性的光，称为自然光。自然光的表示法：用两个独立的(无确定相位关系)、相互垂直的等幅振动来表示。图19-2图19-2中,圆点表示垂直于纸面的振动,短线表示平行于纸面的振动。11将自然光中两个相互垂直的等幅振动之一部分移去得到的光，称为部分偏振光。完全偏振光(线偏振光、平面偏振光)的表示法：图19-4线偏振光将自然光中两个相互垂直的等幅振动之一完全移去得到的光，称

6、为完全偏振光。部分偏振光的表示法：图19-3部分偏振光12*二.椭圆偏振光和圆偏振光光矢量在垂直于光的传播方向的平面内,按一定频率旋转(左旋或右旋)。如果光矢量的端点轨迹是一个椭圆,这种光叫做椭圆偏振光。如果光矢量端点轨迹是一个圆,这种光叫做圆偏振光,如图19-5所示。这相当于两个相互垂直的有确定相位关系的振动的合成。左旋j2-j1=-p/2xy图19-5xy右旋2-1=/213§19-4偏振片马吕斯定律一.偏振片的起偏和检偏偏振片的构造:将硫酸碘金鸡钠霜晶粒定向排列并蒸镀在透明基片上,就制成偏振片。偏振片的特性:能

7、吸收某一方向的光振动而仅让与此方向垂直的光振动通过。偏振化方向：允许通过的光振动方向。常用箭头“”表示。图19-6偏振片自然光Io线偏振光14若以光传播方向为轴,慢慢旋转检偏片,观察透过偏振片的光,偏振片既可用作起偏器,又可用作检偏器。光强无变化的是自然光;光强有变化,但最小值不为零的是部分偏振光;光强有变化,但最小值为零(消光)的是线偏振光。图19-715I=(Eocos)2=Iocos2马吕斯指出,强度为Io的线偏振光,透过检偏片后,透射光的强度(不考虑吸收)为图19-8EoIo=Eo2EocosI=Iocos2(1

8、9-1)式中,是入射线偏振光的光振动