自然光與偏振光.ppt

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1、1光波、光線與光子§1.3自然光與偏振光主要內(nèi)容2.自然光1.完全偏振光3.部分偏振光4.自然光在兩種電介質(zhì)分界面上的反射和折射菲涅耳公式5.斯托克斯倒易關(guān)系6.布儒斯特定律7.馬呂斯定律8.反射光與透射光的半波損失（相位突變）9.反射光與透射光的能量分配1.3自然光與偏振光1光波、光線與光子偏振態(tài)：光矢量在垂直于傳播方向的平面內(nèi)可能存在的不同振動狀態(tài)偏振面（振動面）：振動方向（光矢量方向）與光傳播方向構(gòu)成的平面偏振態(tài)分類：完全偏振（線偏振、圓偏振、橢圓偏振），非偏振，部分偏振1.3自然光與偏振光1光波、光線與光子定義偏振面光矢量特點：光振動限于某一確定的平面內(nèi)，光矢量在垂直于傳播

2、方向的平面內(nèi)的投影為一直線說明：線偏振光也可看作是振動方向正交、相位相同或相反的兩個線偏振光的合成(1)平面偏振光（線偏振光）1.3自然光與偏振光1光波、光線與光子1.3.1完全偏振光圖1.3-1線偏振光（平面偏振光）xyAxAAyA'y-A'xA'同相反相O豎直偏振水平偏振(2)圓偏振光特點：偏振面相對于傳播方向隨時間以圓頻率w旋轉(zhuǎn)，其光矢量末端的軌跡位于一個圓形螺線上，并且在垂直于傳播方向的平面上的投影構(gòu)成一個圓。左旋圓偏振光：迎著光傳播方向觀察時，光矢量沿逆時針旋轉(zhuǎn)。右旋圓偏振光：迎著光傳播方向觀察時，光矢量沿順時針旋轉(zhuǎn)。1.3.1完全偏振光1.3自然光與偏振光1光波、光線與

3、光子圖1.3-2圓偏振光yx左旋AAxAyO右旋yxAAyAxO(3)橢圓偏振光特點：偏振面相對于傳播方向隨時間以圓頻率w旋轉(zhuǎn)，其光矢量末端的軌跡位于一個橢圓形螺線上，并且在垂直于傳播方向的平面上的投影構(gòu)成一個橢圓。左旋橢圓偏振光：迎著光傳播方向觀察時，光矢量沿逆時針旋轉(zhuǎn)。右旋橢圓偏振光：迎著光傳播方向觀察時，光矢量沿順時針旋轉(zhuǎn)。左旋右旋p/2-p/2p/4-p/43p/4-3p/4d=02pp(-p)圖1.3-3橢圓偏振光1.3.1完全偏振光1.3自然光與偏振光1光波、光線與光子③線偏振光和圓偏振光只是橢圓偏振光的兩種特殊形式。若兩個正交振動的振幅相等，相位差等于p/2的奇數(shù)倍，

4、則橢圓偏振光變?yōu)閳A偏振光；若兩個正交振動的相位差等于p的整數(shù)倍，則橢圓偏振光變?yōu)榫€偏振光。說明：②橢圓偏振光可以看作是振幅不相等、振動方向正交、相位差恒定的兩個同頻率線偏振光的合成。其中正號對應右旋，負號對應左旋。①圓偏振光可以看作是振幅相等、振動方向正交、相位相差±p/2的兩個同頻率線偏振光的合成。其中正號對應右旋，負號對應左旋。1.3.1完全偏振光1.3自然光與偏振光1光波、光線與光子任一原子或分子的任一次輻射波列都具有恒定的振動方向——一列振動面確定的線偏振光時間分布的均勻性表明各個光矢量的初相位取0到2p之間的任意值空間分布的均勻性表明光矢量的偏振面包含各種方向且各個方向的

5、平均大小相同光源的發(fā)光機制：1.3自然光與偏振光1光波、光線與光子1.3.2自然光(完全非偏振光)自然光：偏振面具有各種不同取向且相位隨機分布的平面偏振光之集合說明：自然光實際上可分解成兩個強度相等、振動方向正交但相位各自隨機變化的線偏振光注意：構(gòu)成自然光的兩個線偏振光分量的相位各自獨立地隨機變化，因此不能再合成為一個單一矢量1.3.2自然光(完全非偏振光)1.3自然光與偏振光1光波、光線與光子圖1.3-4自然光及其分解(a)自然光的電矢量yx(b)電矢量的分解yxA1A2O特點：光振動強度沿兩個正交方向的時間平均值不相等，并且在某一方向取極大值Imax時，其正交方向正好取極小值I

6、minP=0：自然光P=1：線偏振光0

7、射面1.3.4自然光在兩種電介質(zhì)分界面上的反射和折射菲涅耳公式菲涅耳公式1.3.4菲涅耳公式1.3自然光與偏振光1光波、光線與光子說明：①s分量和p分量分別獨立地按照各自的規(guī)律反射和折射，其振幅反射比和振幅透射比僅取決于光束的入射角和兩種介質(zhì)的折射率，并且一般不相等——反射光和透射光的兩個正交偏振分量的振幅一般不相等。②

8、E1s'

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10、E1p'

11、；

12、E2s

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14、E2p'

15、。③自然光入射時，反射光和透射光均為部分偏振光。④圓偏振光入射時，反射光和透射光均為橢圓偏振光。⑤