光的偏振橢圓偏振光與圓偏振光課件.ppt

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1、§5.7橢圓偏振光與圓偏振光（1）圓偏振光在垂直于光傳播方向的固定平面內，光矢量的大小不變,但隨時間以角速度?旋轉,其末端的軌跡是圓.這種光叫做圓偏振光.一.橢圓與圓偏振光若迎著光的傳播方向觀測，在垂直于光傳播方向的平面內，一個場點處的電矢量端點描繪出的圓隨時間沿順時針方向旋轉,則這種圓偏振光叫做右旋圓偏振光,反之,叫做左旋圓偏振光.右旋圓偏振光的電矢量隨時間變化順時針旋轉在某一固定時刻t0,在傳播方向上各點對應的光矢量的端點軌跡是螺旋線.隨著時間推移,螺旋線以相速前移.對于右旋圓偏振光，同一時刻沿著傳播方向，場中各點的光矢量相對取向與傳播方向正好構成右手螺旋。反之,對于左旋圓偏振光正好構成左

2、手螺旋。yxzo圓偏振光矢量的分布(2)橢圓偏振光在垂直于光傳播方向的固定平面內,光矢量的方向和大小都在隨時間改變,光矢量的端點描出一個橢圓,這樣的偏振光叫做橢圓偏振光.也分為左旋、右旋橢圓偏振光。以上兩種偏振光可以由兩個振動方向互相垂直的，有相位關系的,沿同一方向傳播的同頻率的線偏振光合成.左旋橢圓偏振光電矢量隨時間逆時針旋轉在某一固定時刻t0,在傳播方向上各點對應的光矢量的端點軌跡是螺旋線.設兩線偏振光沿z方向傳播,在z=z0的平面內,兩光振動表達式為橢圓偏振光可以看成是由兩列頻率相同，振動方向相互垂直，沿同一方向傳播，且具有固定相位差的線偏振光的合成。合成波的波動方程為：5將兩方程消去t

3、,得電矢量端點的軌跡方程.Ax,Ay為兩線偏振光的振幅,??為兩線偏振光在z0點的相位差.它們決定了合成偏振光的偏振態(tài).由于Ex和Ey總是在±Ax和±Ay之間變化，則E末端軌跡是限制在Ex=±Ax和Ey=±Ay為界的矩形框相切的橢圓內。軌跡方程推導過程：電矢量端點的軌跡方程：1）當時，合成指向1，3象限的線偏振光.討論幾種特殊情況：（1）式變?yōu)椋壕€偏振光與Y軸的夾角為：合成為指向2，4象限的線偏振光．與Y軸的夾角為：時，當2）合成為圓偏振光，圓偏振光是橢圓偏振光的一個特例。且時，3）當當??＝?/2時，為右旋圓偏振光；當??＝－?/2時，為左旋圓偏振光；特別地,當是正橢圓偏振光。長、短軸分別與

4、X、Y軸重合。且時，4）當Δφ取除±kπ以及±(2k+1)π/2且Ax=Ay之外的值，光矢量E的矢端的軌跡是一個橢圓。橢圓偏振光也有右旋和左旋之分。當0

5、率、振動方向相互垂直，從波片出射后有確定的相位差，并沿同一方向傳播的條件，出射的兩束光合成的結果，一般情況下是橢圓偏振光。橢圓偏振光的形狀、電矢量的旋轉方向由兩束光的相位差和波片的光軸取向決定。13例如當線偏振光垂直入射到四分之一波片上時，振動方向與波片的光軸成一定的角，一般都是橢圓偏振光?？杀硎緸椋?1)若光軸沿Y軸，則Ax＝Asin?=Ao，Ay＝Acos?=Ae，若四分之一波片是由負晶體做成的(no>ne)，則有：則合成振動為右旋的正橢圓偏振光。14(2)若光軸沿X軸，則Ax＝Acos?=Ae，Ay＝Asin?=Ao，若四分之一波片是由負晶體做成的，則有：則合成振動為左旋的正橢圓偏振光。

6、(3)當入射線偏振光的振動方向與1/4波片的光軸成450角時，則Ax＝Ay，??＝±?/2，則從1/4波片出射的光即為右旋（左旋）圓偏振光。(4)當入射的偏振光的振動方向平行于1/4波片的光軸或垂直于1/4波片的光軸，則出射光仍為平行或垂直于光軸振動的線偏振光。15(5)如果1/4波片的厚度為：對于負晶體，則o光(x方向)和e光（y方向）間的相位差為：出射后合成波為：當k＝0、2、4…時出射光是右旋橢圓偏振光。當k＝1、3、5…時出射光是左旋橢圓偏振光。16三.自然光改造成橢圓或圓偏振光自然界大多數(shù)光源發(fā)出的光是自然光，如果讓自然光直接入射到波片上，由于沿各種方向振動的線偏振光沒有確定的相位關

7、系，通過波片后仍是沒有確定的相位關系，因而透射光仍是自然光。要使自然光轉化為橢圓偏振光，首先必須通過一個起偏器產生線偏振光。然后使它垂直地入射到一塊波片上，并取適當?shù)膴A角，即可得到橢圓偏振光。通常把一個恰當取向的起偏器和一塊波片組合在一起，叫做橢圓偏振器。自然光通過橢圓偏振器后轉化為橢圓偏振光。17要使自然光轉化為圓偏振光，首先必須通過一個起偏器產生線偏振光。其次使它垂直地入射到一塊1/4波片上，