光的偏振自然光与偏振光.ppt

光的偏振自然光与偏振光光的偏振自然光与偏振光光学教程光学教程光学教程光学教程第五章第五章第五章第五章第一节第一节自然光与偏振光自然光与偏振光第二节第二节线偏振光与部分偏振光线偏振光与部分偏振光第三节第三节单轴晶体的双折射现象单轴晶体的双折射现象第四节第四节光在晶体中的波面光在晶体中的波面第五节第五节光在晶体中的传播方向光在晶体中的传播方向第六节第六节偏振器件偏振器件第七节第七节椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光第八节第八节偏振态的实验检验偏振态的实验检验第九节第九节偏振光的干涉偏振光的干涉*第十节第十节光弹性效应和电光效应光弹性效应和电光效应*第十一节第十一节旋光现象旋光现象*第十二节第十二节 偏振态的矩阵表述偏振态的矩阵表述2光学教程光学教程光学教程光学教程第五章第五章第五章第五章光学教程光学教程光学教程光学教程第五章第五章第五章第五章光学教程光学教程光学教程光学教程第五章第五章第五章第五章光学教程光学教程光学教程光学教程第五章第五章第五章第五章1.1.自然光自然光 普普通通光光源源中中包包含含许许许许多多多多分分子子和和原原子子,不不同同的的原原子子或或分分子子所所发发出出的的光光波波,或或同同一一原原子子不不同同时时刻刻所所发发光光波波,其振动方向、振幅、初始相位各不相同其振动方向、振幅、初始相位各不相同.在在垂垂直直于于光光传播播方方向向的的平平面面内内,在在观测时间间隔隔内内,光光振振动在在各各个个方方向向的的几几率率相相同同,没没有有哪哪一一个个方方向占更大向占更大优势.这种光称种光称为自然光自然光.电电矢矢量量对对于于光光的的传传播播方方向向是是轴轴对对称称分分布布的的.即即沿沿着着各各个个方方向向振振动的振幅都相等。如的振幅都相等。如图自然光自然光实际普通光源发出的光都属于实际普通光源发出的光都属于自然光自然光。（激光除外）。（激光除外）6光学教程光学教程光学教程光学教程第五章第五章第五章第五章自然光自然光由于这些光振动来自不同的原子或分子，因此它们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。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。垂直的两个方向上则在这两个方向上的平均振幅相等。注意注意两个互相两个互相垂直方向是任选的垂直方向是任选的.分解的结果是一样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。方向相互垂直的独立的光振动。7光学教程光学教程光学教程光学教程第五章第五章第五章第五章自然光的一种表示方法自然光的一种表示方法但是注意：自然光的上述分解后，两个相互垂直的振动分但是注意：自然光的上述分解后，两个相互垂直的振动分量之间，量之间，由于没有确定的相位关系由于没有确定的相位关系由于没有确定的相位关系由于没有确定的相位关系，所以不能合成一个单，所以不能合成一个单独的矢量。独的矢量。若自然光的强度为若自然光的强度为I0，则，则由此可得：由此可得：一束自然光可等效为一束自然光可等效为:光光振动方向相互垂直、等振幅、互振动方向相互垂直、等振幅、互不相干、光强度各占一半的两束光不相干、光强度各占一半的两束光.v自然光的等效方法自然光的等效方法 表示该光的振动面就在纸平面内。表示该光的振动面就在纸平面内。表示该光的振动方向垂直于纸平面；表示该光的振动方向垂直于纸平面；8光学教程光学教程光学教程光学教程第五章第五章第五章第五章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，这种光称为沿一个固定方向振动时，这种光称为线偏振光线偏振光(完全偏振光完全偏振光).振动面振动面线偏振光图示法：线偏振光图示法：光振动光振动垂直垂直画面画面光振动光振动平行平行画面画面EEyEx yx 线偏振光的光矢量可分解在两个相垂直的方向上线偏振光的光矢量可分解在两个相垂直的方向上2.2.线偏振光偏振光9光学教程光学教程光学教程光学教程第五章第五章第五章第五章3 3部分偏振光部分偏振光 在在与与光光传传播播方方向向垂垂直直的的平平面面内内，光光振振动动具具有有各各种种振振动动方方向向，但但不不同同方方向向的的振振幅幅不不同同，在在某某一一方方向向上上的的振振幅幅最最大大，而在与之正交的方向上振幅最小，这种光称为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。部分偏振光的振动也可以把各个方向的振动分解成两个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。相互垂直的线偏振光。10光学教程光学教程光学教程光学教程第五章第五章第五章第五章分解后的两个线偏振光振幅不等，分解后的两个线偏振光振幅不等，相位也无关联相位也无关联相位也无关联相位也无关联。因而也。因而也不可能合成为一个单独的矢量。不可能合成为一个单独的矢量。部分偏振光可表示为：部分偏振光可表示为：11光学教程光学教程光学教程光学教程第五章第五章第五章第五章为了定量描述部分偏振光，引入为了定量描述部分偏振光，引入偏振度偏振度的概念：的概念：定义：定义：Imax为部分偏振光最大振幅对应的光强，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。为最小振幅对应的光强。当当Imin0时，时，P1，即为线偏振光。即为线偏振光。当当ImaxImin时，时，P0，即为自然光。即为自然光。对于部分偏振光，对于部分偏振光，0IminImax,0P1。12偏振光的应用：偏振光的应用：3D电影电影两架放映机、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。机映出的画面，右眼只看到右机映出的画面，产生立体感觉。机映出的画面，右眼只看到右机映出的画面，产生立体感觉。机映出的画面，右眼只看到右机映出的画面，产生立体感觉。光学教程光学教程光学教程光学教程第五章第五章第五章第五章本节结束本节结束14结束结束