1.4 光的偏振态

第1章波动光学通论1.4光的偏振态1.熟练掌握光波的三类偏振态；2.理解普通光源的发光机制和模型；3.掌握各种光经过偏振片后的光强分布。教学要求光的横波性：光波振幅与相位随方位的分布称为光的偏振结构或光的偏振态。光的偏振态可以分为三类：1完全偏振光，2非偏振光即自然光，3部分偏振光;一、完全偏振光线偏振光,圆偏振光,椭圆偏振光完全偏振光：两个分量Ex和Ey完全相关(有确定的位相关系).理想简谐波,Ex,Ey有固定的初位相φx0,φy0.δ=φy-φx=(kz-ωt+φy0)-(kz-ωt+φx0)=φy0-φx0为定值,故为完全偏振光.(1)线偏振光:对确定的传播方向，光波只有单一的振动方向。即由振动方向和传播方向构成的振动面为一确定平面——平面偏振光。(2)圆偏振光光矢量大小恒定，方向以ω匀速旋转，光矢量末端在xy平面扫描出的轨迹为一圆.δ=＋π/2左旋；δ=-π/2右旋;(3)椭圆偏振光旋转光矢量E，方向以角速度ω做匀速旋转，其矢量末端在xy平面扫描出椭圆。二、非偏振光——自然光普通光源(热光源)原子发光物理模型1.单个原子发出断续波列，每次波列持续时间为Δt≤10-8s；各次发光独立无关(振动方向和初位相随机变化)。2.大量原子同时发光,每一时刻同一点总存在许多各种方向的相位无关的独立振动。根据xy平面的空间各向同性,在统计平均意义上得圆模型。各方向振动相位无关振幅（强度）相等均匀分布圆模型yxyxIIIIIyx振动独立无关正交模型,各振动投影到两个振动方向独立(不同原子发光)··独立(同一原子先后发光)三、部分偏振光及偏振度部分偏振光：光的振动各个方向都要，但不同方向振动的振幅大小不同。部分偏振光=完全偏振光＋自然光IpInI=Ip+In线偏光（L)自然光部分线偏光圆偏光（c）自然光部分圆偏光椭圆偏光自然光部分椭圆偏光(1)偏振度:表示部分偏振光中所含偏振光成分的相对强度。其定义为：注：实际的光，无论是人造的还是自然的，都是不同程度的部分部分偏振光。10,PIIIIIPPnPP自然光完全偏振光,0;,1PP(2)部分线偏振光的三种模型(a)线圆模型(b)椭圆模型(c)正交模型四、偏振片及其光强响应(1)偏振片的功能与作用机制功能：机制:对不同振动方向的电磁振动的选择吸收（二向色性）理想偏振片:某方向振动完全透过,垂直方向完全吸收.(2)偏振片的光强响应(a)自然光透射光强为:I=In/2,旋转不变(b)线偏振光透射光的强度为：222coscosllIEI马吕斯(Malus)定律P旋转时光强I周期性变化;θ=0,全透；θ=π/2,消光.偏振片取不同相位方位时的观察效果(a)P1//P2(b)P1⊥P2(c)？(c)椭圆偏振光和圆偏振光cossincos2sincoscos22222yxyxyopxopyopxopIIIIEEEEI椭圆偏光强度为：在正椭圆时，强度为：22cossinMmIII圆偏振光强度，怎么变？(d)部分偏振光正交模型:IM,Im在P上的投影不相干,强度叠加：线圆模型：22cossinMmIII21cos2nlIII偏振片的透振方向例题例：通过一理想偏振片观察部分线偏振光的强度.当从最大光强方位转过30o时，光强变为原来的7/8.求(1)此部分偏振光中线偏振光与自然光强度之比；(2)入射光的偏振度；(3)旋转偏振片时最小透射光强与最大透射光强之比;(4)当偏振片从最大光强方位转过60o时的透射光强与最大光强之比.