第五章光的偏振自然光与偏振光

光学教程—第五章1第5章光的偏振（PolarizationofLight）光的干涉和衍射现象揭示了光的波动性，光的偏振现象证实了光的横波性。这些都是对光的波动理论的有力证明。在光与物质相互作用时，横波振动着的电矢量起主要作用，电矢量的各种振动状态使光具有各种偏振态。EHv光学教程—第五章2第一节自然光与偏振光第二节线偏振光与部分偏振光第三节单轴晶体的双折射现象第四节光在晶体中的波面第五节光在晶体中的传播方向第六节偏振器件第七节椭圆偏振光和圆偏振光第八节偏振态的实验检验第九节偏振光的干涉*第十节光弹性效应和电光效应*第十一节旋光现象*第十二节偏振态的矩阵表述光学教程—第五章35.1.1光的偏振性横波的振动相对于传播方向不是轴对称的。§5.1自然光与偏振光偏振：波的振动方向相对于传播方向的不对称性，叫偏振。光学教程—第五章4沿纵波的传播方向作任意平面，波的运动情况相同，具有对称性，即：纵波的振动相对于传播方向是轴对称的。振动面：振动方向与传播方向组成的平面。这就是说，横波具有偏振性，而纵波不具备偏振性。光是横波，应该具有偏振性。光学教程—第五章5光是横波,光的振动方向应始终与光的传播方向垂直.但是,当光的传播方向确定以后，在垂直于光的传播方向的平面内,光振动的方向仍然具有不确定性，也就是说，光矢量还可以有不同的振动状态，我们称在垂直于光传播方向的二维平面内，光矢量的振动状态叫做光波的偏振态.光波按偏振态来划分，可分为五种：（1）自然光；（2）部分偏振光；（3）线偏振光；（4）圆偏振光；（5）椭圆偏振光。也可以是以上几种偏振状态的组合。光学教程—第五章61.自然光普通光源中包含许许多多分子和原子,不同的原子或分子所发出的光波,或同一原子不同时刻所发光波,其振动方向、振幅、初始相位各不相同.在垂直于光传播方向的平面内,在观测时间间隔内,光振动在各个方向的几率相同,没有哪一个方向占更大优势.这种光称为自然光.电矢量对于光的传播方向是轴对称分布的.即沿着各个方向振动的振幅都相等。如图自然光实际普通光源发出的光都属于自然光。（激光除外）光学教程—第五章7自然光yxxy0由于这些光振动来自不同的原子或分子，因此它们之间没有固定的相位关系，故不可能进行矢量合成。对自然光，若把所有方向上的光振动都投影到相互垂直的两个方向上则在这两个方向上的平均振幅相等。注意两个互相垂直方向是任选的.分解的结果是一样的.由此可见，自然光可以分解为两个强度相等，振动方向相互垂直的独立的光振动。光学教程—第五章8自然光的一种表示方法z但是注意：自然光的上述分解后，两个相互垂直的振动分量之间，由于没有确定的相位关系，所以不能合成一个单独的矢量。若自然光的强度为I0，则220yxAAI由此可得：2022IAAIIyxyx一束自然光可等效为:光振动方向相互垂直、等振幅、互不相干、光强度各占一半的两束光.自然光的等效方法表示该光的振动面就在纸平面内。表示该光的振动方向垂直于纸平面；光学教程—第五章9如果光在传播光程中电矢量的振动只限于某一确定平面内，即只沿一个固定方向振动时，这种光称为线偏振光(完全偏振光).振动面线偏振光图示法：光振动垂直画面光振动平行画面EEyExyxsincosEEEEyx线偏振光的光矢量可分解在两个相垂直的方向上2.线偏振光光学教程—第五章103．部分偏振光在与光传播方向垂直的平面内，光振动具有各种振动方向，但不同方向的振幅不同，在某一方向上的振幅最大，而在与之正交的方向上振幅最小，这种光称为部分偏振光。部分偏振光的振动也可以把各个方向的振动分解成两个相互垂直的线偏振光。XYXYxAyA光学教程—第五章11分解后的两个线偏振光振幅不等，相位也无关联。因而也不可能合成为一个单独的矢量。部分偏振光可表示为：光学教程—第五章12为了定量描述部分偏振光，引入偏振度的概念：定义：minmaxminmaxIIIIPImax为部分偏振光最大振幅对应的光强，Imin为最小振幅对应的光强。当Imin＝0时，P＝1，即为线偏振光。当Imax＝Imin时，P＝0，即为自然光。对于部分偏振光，0IminImax,0P1。偏振光的应用：3D电影两架放映机、两束偏振方向互相垂直的偏振光、观众用偏振眼镜观看，每只眼睛只看到相应的偏振光图象，即左眼只看到左机映出的画面，右眼只看到右机映出的画面，产生立体感觉。光学教程—第五章14本节结束