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1、14物理与工程Vol.21No.12011用线偏振光产生椭圆(或圆)偏振光的另两种方法王家慧祁铮吕洪凤王卫金钟辉(中国农业大学应用物理系,北京100083)(收稿日期:2010-07-07)摘要给出用线偏振光产生椭圆(或圆)偏振光的另两种方法.关键词线偏振光;椭圆偏振光;圆偏振光THEOTHERTWOMETHODSFORPRODUCINGELLIPTICALLY(ORCIRCULARLY)POLARIZEDLIGHTBYLINEARLYPOLARIZEDLIGHTWangJiahuiQiZhengLvHongfengWangWeiJinZhonghui(Dep
2、artmentofAppliedPhysics,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100083)AbstractTheothertwomethodsforproducingelliptically(orcircularly)polarizedlightbylinearlypolarizedlightweregiven.KeyWordslinearlypolarizedlight;ellipticallypolarizedlight;circularlypolarizedlight[1～6]在大学基础物理教材中,在讲授用线偏以
3、下将介绍用线偏振光产生椭圆(或圆)偏振振光产生椭圆偏振光时,常介绍下列两种方法,其光的另外两种方法.一是令线偏振光垂直射向波片(如图1所示,其中y方向为波片的晶轴方向),线偏振光电矢量的振1线偏振光在各向同性电介质界面上反射动方向与波片晶轴方向之间的夹角为θ,线偏振光进入波片内,将电矢量E分解成y方向上分量Ey令一束线偏振光射向两各向同性电介质界面(e光)和x方向上分量Ex(o光).由于e光和o光(如图3所示),且线偏在波片内传播速度不同,e光和o光之间产生了一振光电矢量E1的振个相位差.在一般情况下,射出波片的光将是椭圆动方向与入射面有一偏振光.另一种方法是
4、令线偏振光垂直射向菲涅夹角θ,于是S光的入耳组合棱镜(如图2所示),由于线偏振光可分解射分量为ES1=E1sinθ,P光的入射分为振幅相等、频率相同的左、右旋圆偏振光,这两束圆偏振光在左、右旋石英晶体中有不同的传播量为EP1=E1cosθ.由图3光的折射定律,得速度,故射出菲涅耳组合棱镜的光将是两束(左旋sinφ1和右旋)圆偏振光.sinφ2=(1)n21n2式中,n21=.n12122cosφ2=1-sinφ2=n21-sinφ1n21若n1>n2和入射角φ1大于全反射临界角时,上式根号内的量为负数,因而cosφ2是一个虚数.现将cosφ2写为15物理与工程
5、Vol.21No.12011i22射临界角,即sinφ1C=n21时,有δP-δS=0,说明反cosφ2=±sinφ1-n21(2)n21射光中P光与S光之间的相位差为零,反射光依将式(1)和式(2)代入下列的菲涅耳公式然为线偏振光.但在φ1>φ1C情况下,δP-δS≠0,ES′1=sin(φ2-φ1)=sinφ2·cosφ1-sinφ1·cosφ2说明P光和S光之间存在相位差,反射光一般为ESsin(φ2+φ1)sinφ2·cosφ1+sinφ1·cosφ2ππ椭圆偏振光.若δP-δS=,且θ=,则反射光为且考虑到式(2)只取负号(若取正号,光入射第二24介
6、质内时,它的振幅趋于无穷大,这在物理上是不圆偏振光.可能的),得222线偏振光在金属表面上反射E′S1cosφ1+isinφ1-n21=ES22cosφ1-isinφ1-n21从上式可以看出,分子和分母为共轭复数,于是上令一束线偏振光由各向同性电介质射向金属表面,如图3所示(此处再用图3,其中n2为金属式可写为22的折射率).由光的折射定律iδcosφ1+isinφ1-n21eS=sinφ122cosφ1-isinφ1-n21sinφ2=n21上式中δS为反射光中S光分量与入射光中S光n2其中n21=.由于光在金属中传播有损耗,所以分量之间的相位差.由欧拉公式
7、和上式,可得出n1iδ-iδ2eS+eS2cosφ1-(1-n21)它的折射率n2是复数,于是n21和φ2也是一个复cosδS==221-n21数.由下列二个菲涅耳公式iδ-iδ22eS-eS2cosφ1sinφ1-n21E′S1sin(φ2-φ1)sinδS==2=(6)2i1-n21ES1sin(φ2+φ1)由此得出E′P1tan(φ1-φ2)=(7)EP1tan(φ1+φ2)δSδSδSsin2sincosδS222E′S1E′P1tan==且φ2是复数,所以和两个比值也为复数.2δS2δSES1EP1cos2cos22令δS为反射光中S光分量与入射光中
8、S光22sinδSsinφ1-n21分
