光的偏振效应和琼斯矩阵的表示

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1、光的偏振效应和琼斯矩阵表示光波偏振态的琼斯矩阵表示基本偏振器件的变换矩阵散射的偏振效应准单色光的偏振效应光波偏振态的琼斯矩阵表示1.定义2.基本的琼斯矩阵与偏振的基态3.在坐标变换(旋转)下琼斯矩阵的变换4.任意椭圆偏振光的琼斯矩阵5.偏振光的强度1.定义：2.基本的琼斯矩阵与偏振的基态3.在坐标变换(旋转)下琼斯矩阵的变换4.任意椭圆偏振光的琼斯矩阵ξη坐标系下的正椭圆偏振态逆时针旋转ψ。斜椭圆在xy坐标系下：得到在xy坐标系中，一对正交的偏振光分量具有的相位差：将坐标系旋转45°，得到ξη坐标系中的琼斯矩阵：上式表示一个正椭圆，其长、短轴的光强分别为(1+

2、cosΦ)/2和(1-cosΦ)/2。显然椭圆率为tan(Φ/2)5.偏振光的强度提问：圆偏振光可由线偏振组合而成。线偏振是否可由圆偏振光组合而成？基本偏振器件的变换矩阵偏振镜波片波片的消光计算偏振镜波片波片消波比计算提问：1、当线偏振光通过与偏振方向夹角为45°的四分之一波片时，出射光是什么光？当圆偏振光通过与偏振方向夹角为45°的四分之一波片时，出射光是什么光？散射的偏振效应瑞利散射和米氏散射散射光的偏振效应9.4散射的偏振效应微观上，由于分子原子的不均匀性，光波电磁场与它们作用，原子分子发射散射次波。光学均匀介质如果在一个波长尺度内的统计平均密度处处均匀

3、，理论上可以证明所有粒子的散射次波相互叠加的效果只剩下遵从几何光学的光线，其余方向的光波相互抵消，光波通过上述介质不产生散射光。光学均匀性被破坏，将会导致散射次波的振幅相位发生变化散射次波无法相互抵消，就会产生散射现象。散射的产生四种散射瑞利散射米氏散射拉曼散射光的散射过程中频率的改变布里渊散射物质中存在以声速传播的压强起伏而引起的散射拉曼散射瑞利散射和米氏散射由于分子热运动的存在，总会导致粒子数密度的局部涨落，其等小尺度远小于光波波长，称瑞利散射，又称分子散射光波电磁场较弱，会使得介质分子称为电偶极子由于电偶极子随着电场的谐振就会发生电偶极子辐射，从而出现上

4、述现象回忆电偶极子的辐射：失势的泰勒展开peikrsineikrpesineBE2340cr40cr222Er~pp/r4/()24242iE~p~16r/()4242I~16Np/(r)我们一般用ka=2πa/λ来作为判断的依据当ka<0.3时，散射基本符合瑞利散射规律，称为瑞利散射区当ka>0.3时，我们叫做米氏散射，例如光通过空气中的灰尘和云层中的水电磁波段一般以这两个来判断散射光的偏振效应散射光的光强分布散射波的振幅可表示为EEsins0光强（a）22IIsins022（b）IIs0sin22

5、（c）IssII00(sin2sin2)(1cos2)s22令24=16242Np/()rs得到散射光光强表达式2428sI0Np2I(1cos)42r问题圆偏振光经过散射，按照我们刚才的图形分析结果如何？准单色光的偏振效应TE(TransverseElectric)波，入射波的电场矢量E与入射面垂直，只需考虑xy平面上的场，用琼斯矩阵描述。则椭圆偏振光的振幅：其方位角、椭圆率由下式给出：提问：总结：通常有五种偏振态：平面偏振光(线偏振光）、椭圆偏振光、圆偏振光、部分偏振光和自然光。我们第一节讨论前三种偏振光的琼斯矩阵表示，

6、第2节讨论常用偏振器件的变化矩阵，第3节讨论散射偏振效应，最后一节介绍了准单色光的偏振效应。作业1、线偏振光的振动面与入射面之间的夹角称为振动的方位角。偏振光以布儒斯特角从空气入射到玻璃(n=1.560)的表面上，其振动的方位角为20°，求反射光和折射光的方位角。2、用计算证明线偏振光通过与其偏振方向夹角为45°的四分之一波片时，出射光是圆偏振光。谢谢！