57-椭圆偏振光与圆偏振光

5.7椭圆偏振光与圆偏振光*圆偏振光在垂直于光传播方向的固定平面内，光矢量的大小不变，但随时间以角速度旋转，其末端的轨迹是圆。这种光叫做圆偏振光。某一固定时刻t0，在传播方向上各点对应的光矢量的端点轨迹是螺旋线.随着时间推移，螺旋线以相速前移。圆偏振若圆偏振光的光矢量随时间变化是右旋的，则这种圆偏振光叫做右旋圆偏振光，反之，叫做左旋圆偏振光。若光矢量在时间上是右旋的，则在空间上一定是左旋，即“空左时右”。在垂直于光传播方向的平面内，右旋圆偏振光的电矢量随时间变化顺时针旋转右旋圆偏振光在三维空间中电矢量左旋yx0xyz蔗糖xy*椭圆偏振光在垂直于光传播方向的固定平面内,光矢量的方向和大小都在随时间改变,光矢量的端点描出一个椭圆,这样的偏振光叫做椭圆偏振光.完全偏振光,可以由两个互相垂直的，有相位关系的,同频率的线偏振光合成.反之,一完全偏振光也可以分解为两个任意方向,相互垂直,有相位关系的同频率的线偏振光.左旋椭圆偏振光电矢量随时间逆时针旋转椭圆偏振一、圆和椭圆偏振光的描述考虑频率相同振动方向相互垂直位相差恒定沿z方向传播的两线偏振光的叠加[例]上述两线偏振光的获得：设线偏振光正入射到波片上，振动方向与光轴成θ角，入射光被分成o光（沿y轴，初位相为φy）和e光（沿x轴，初位相为φx）o光和e光从波片出射后有恒定的位相差传播速度相同xy两线偏振光的波动方程为)cos(kztAExx)cos(kztAEyy合成波的波动方程为（1）；（2）圆偏振xyyyE=Ei+Ej=Acos(wt-kz)i+Acos(wt-kz+Dj)j由（1）和（2）消除时间t，得关于Ex、Ey的方程（电矢量E的矢端轨迹方程）：xxAEkzt)cos(（1）22)(1)(cos1)sin(xxAEkztkzt（2）]sin)sin(cos)[cos(kztkztAEyysin)(1cos2xxxxyyAEAEAE电矢量E作周期性的运动，与Ex和Ey有相同的周期ωsin)(1cos2xxyyxxAEAEAE圆偏振α22222)(cos2cos)(sin])(1[yyyxyxxxxxAEAAEEAEAE222sincos2)()(yxyxyyxxAAEEAEAE椭圆的一般方程结论：电矢量E的矢端轨迹为椭圆——椭圆偏振光Ax-AxAy-AyOExEyE边长为2Ax、2Ay的矩形，椭圆与其内切Ex在±Ax之间变化Ey在±Ay之间变化椭圆主轴（长轴）与x夹角αcos2222yxyxAAAAtg讨论：椭圆的形状与Ax、Ay和Δφ有关，分析几种特殊情形222sincos2)()(yxyxyyxxAAEEAEAE（1）Δφ=0或±2π的整数倍：02)()(22yxyxyyxxAAEEAEAE0)(2yyxxAEAExxyyEAAE直线方程（一、三象限的对角线）（2）Δφ=±2π的半整数倍：例Δφ=π02)()(22yxyxyyxxAAEEAEAExxyyEAAE直线方程（二、四象限的对角线）（3）Δφ=±π/2及其奇数倍：例Δφ=π/21)()(22yyxxAEAE标准椭圆方程，主轴与坐标轴重合若Ax=Ay，则电矢量E的矢端轨迹为圆—圆偏振光（4）0Δφπ/2：222sincos2)()(yxyxyyxxAAEEAEAE一般椭圆方程[例]线偏振光正入射到1/4波片上，振动方向和光轴方向成45°角，则o光和e光等振幅Ax=Ay，Δφ=π/2，出射光为圆偏振光。（a）Δφ=0（b）0Δφπ/2（d）π/2Δφπ（e）Δφ=π（f）0Δφ3π/2（g）Δφ=3π/2（h）π3/2Δφ2π（c）Δφ=π/2Q1Q2二、椭圆偏振光的旋向合矢量E的旋向不同，可分为两类偏振光：迎光传播方向观察合矢量顺时针旋转，右旋偏振光合矢量逆时针旋转，左旋偏振光判据)cos(kztAExx)cos(kztAEyy由相隔1/4（Δφ=π/2）周期值的分析0sin0sin左旋偏振光右旋偏振光[例]若Δφ=π/2，则0sin)cos(kztAExx)2cos(kztAEyy设t=t0时，ωt0-kz=0，则Ex=Ax，Ey=0，合矢量如图当t=t0+T/4时，ωt-kz=ωt0+ωT/4–kz=ωt0-kz+π/2，则Ex=0，Ey=-Ay，合矢量如图从Q1—Q2，顺时针旋转，为右旋偏振光三、自然光改造成椭圆偏振光或圆偏振光1、椭圆偏振器用起偏器获得线偏振光，垂直入射到波片上获得椭圆偏振光2、圆偏振器用起偏器获得线偏振光，垂直入射到1/4波片且使入射线偏振光的振动方向与光轴成45°，获得圆偏振光yxzdExEyθEO光轴方向3部分偏振光由自然光和完全偏振光组成的光，叫做部分偏振光.我们仅讨论(1)自然光+线偏振光，(2)自然光+圆偏振光，(3)自然光+椭圆偏振光，光的偏振获取