高等光学偏振光学.ppt
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1、高等光学,研究生课程,光的偏振态及其表示方法光在介质分界面上的反射和折射,第二章 偏振光学,内容提要,光的偏振态及其表示方法 偏振光概述及分类 完全偏振光的表示方法(椭圆、邦加球、斯托克斯参量)相位波片 旋光现象,第二章 偏振光学,光学现象,什么是偏振?,什么是偏振?,电磁波是横波,光的振动方向垂直于传播方向,偏振光定义基于光波的电场分量,将光矢量在振动方向上的状态,称为光的偏振,什么是偏振?,(1)界面的反射和折射特性随偏振状态而改变(2)介质吸收特性可能随偏振态而变化(3)物质散射偏振敏感(4)各项异性介质中光的传播特性,包括传播速度和相移,均偏振相关(5)某些材料具有旋光特性,偏振有关的
2、特性,(1)光的频率非常高,f=1014HZ(100THZ);相对地,人耳听到的声波频率为20HZ20kHZ,普通电磁波频率一般低于107HZ。光频远大于电子的固有频率而无法用电子仪器直接观察(2)机械波由机械振动产生,普通电磁波由电磁震荡产生,可通过参数控制;而发光是原子或离子在不同能级之间跃迁的结果,光的基本特征,1.自然光,偏振光的分类,2.线偏振光,4.圆偏振光,5.椭圆偏振光,3.部分偏振光,大量原子自发辐射跃迁,光波在传播方向、振动方向、位相和频率随机,即不同原子同一时刻发出的光波没有关联,而同一原子在不同时刻光波无任何关联。光矢量E在在各个方向上的几率相等、相位差随机,这样的光称
3、为自然光。,1.自然光,自然光,2.线偏振光(平面偏振光、偏振光),在垂直光波传播方向的某一固定方向上振动的光波,完全偏振光线偏光,一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直的、等幅的、不相干的线偏振光。,沿x-y坐标光强分量,起偏器:使非线偏振光变成线偏振光,检偏器:检查入射光的偏振性,起偏和检偏,(1)用二向色性晶体(电气石晶体、硫酸碘奎宁晶体)(2)导电线栅-拉直的细电导体(金属、碘原子)-平行电场分量吸收,垂直分量透过,.,.,.,.,.,起偏器,检偏器,自然光,线偏振光,偏振光通过旋转的检偏器 光强发生变化,.,.,.,.,.,起偏器,检偏器,自然光,线偏振光,偏振光通过旋转的检偏器 光
4、强发生变化,.,.,.,.,.,起偏器,检偏器,自然光,线偏振光,线偏振光的消光比,偏振光通过旋转的检偏器 光强发生变化,3.圆偏振光,电矢量绕着传输方向匀速旋转,且电矢量大小保持不变,矢量端点的轨迹为圆,4.椭圆偏振光,电矢量绕着传输方向匀速旋转,矢量端点的轨迹为椭圆,完全偏振光圆/椭圆偏光,5.部分偏振光,分解为两束振动方向相互垂直的、不等幅的线偏振光。,电矢量振幅在不同方向上有不同大小,称部分偏振光,它介于自然光与线偏振光之间,部分偏振光的偏振度,偏振光的分类部分偏振光,偏振光的分类表述,A:振幅,k:波矢量,:角频率,0:初始相位,波数,实部(实际电场),光的电场表示(x-y垂直方向两
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