工程光学学习课件光的偏振与晶体光学基础15

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1、第十五章光的偏振与晶体光学基础第十五章第一节偏振光概述一、偏振光和自然光第十五章对于平面电磁波，电场强度矢量——光矢量的振动方向与传播方向垂直。光矢量的振动方向总是与光的传播方向垂直的，即光矢量的横向振动状态，相对于传播方向不具有对称性，这种光矢量的振动相对于传播方向的不对称性，称为光的偏振性。（1）自然光：普通光源发出的光、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。各个方向上光振动振幅相同的光，称为自然光。第十五章自然光的表示法：

2、第十五章XY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。特点：在所有可能的方向上，光矢量的振幅都相等；自然光可分解为振动方向相互垂直但取向任意的两个线偏振光，它们振幅相等，没有确定的相位关系，各占总光强的一半。自然光的表示方法：圆点与短线等距离地交错、均匀地画出。第十五章...xy第十五章没有优势方向自然光的分解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。Ex和Ey无固定关系:它们是彼此独立的振动总光强——非相干叠加（2）线偏振光定义：在垂直于传播方向的平面内，光矢量只沿某一个固

3、定方向振动，则称为线偏振光，又称为平面偏振光或完全偏振光。线偏振光也可以用传播方向相同、相位相同或相差、振动相互垂直的两列光波的叠加描述。第十五章第十五章·····光振动垂直纸面光振动平行纸面（3）部分偏振光第十五章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,称部分偏振光，它介于自然光与线偏振光之间。部分偏振光两垂直方向光振动之间无固定的相位差。部分偏振光在垂直于光传播方向的平面内沿各方向振动的光矢量都有，但振幅不对称，在某一方向振动较强，而与它垂直的方向上振动较弱。第十五章部分偏振光的分解部分偏振光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

4、的线偏振光平行于纸面的光振动的平均值大于垂直于纸面的光振动的平均值。垂直于纸面的光振动的平均值大于平行于纸面的光振动的平均值。（4）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。第十五章xyxy第十五章右旋圆偏振光右旋椭圆偏振光规定：迎着光线看（对着光的传播方向），光矢量顺时针转的称右旋圆偏振光（或椭圆偏振光）；光矢量逆时针转的称左旋圆偏振光（或椭圆偏振光）。第十五章偏振度It—部分偏振光的

5、总强度In—部分偏振光中包含的自然光的强度Ip—部分偏振光中包含的完全偏振光的强度完全偏振光(线、圆、椭圆)P=1自然光(非偏振光)P=0部分偏振光0

6、b、折射光中平行的振动强于垂直振动；c、反射光折射光偏振化的程度随入射角的不同而不同。这里所说的“垂直”和“平行”是对入射面而言的。布儒斯特定律反射光的偏振化程度与入射角有关。1812年，布儒斯特由实验证明：若光从折射率为n1的介质射向折射率为n2的介质，当入射角满足时，反射光中就只有垂直于入射面的光振动，而没有平行于入射面的光振动，这时反射光为线偏振光，而折射光仍为部分偏振光。这就是Brewster定律。其中i0叫做起偏角或布儒斯特角。第十五章多片玻璃叠合而成的倾斜的片堆，并使入射角等于布儒斯特角，经过多次的反射和折射，既能获得较高的偏振度，光的强度也比较大。第十五章•••••1.51.

7、51.51.01.01.01.0••••••••（2）由二向色性产生偏振光二向色性是指有些各向异性的晶体对于光的吸收本领除了随波长改变外，还随光矢量相对于晶体的方位而改变。例：当振动方向互相垂直的两束线偏振白光通过晶体后呈现出不同的颜色。天然晶体中，电气石具有很强的二向色性。第十五章·非偏振光线偏振光光轴电气石晶片··第十五章一些各向同性的介质在受到外界作用时也会产生各向异性，并具有二向色性。利用该特性获取偏振光的器件叫