工程光学-第15.1节 偏振光及其产生.ppt

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1、第十五章光的偏振和晶体光学基础本章内容§15.1偏振光及其产生§15.5晶体偏振器件§15.6偏振的矩阵表示§15.7偏振光的变换和测定§15.8偏振光的干涉*深圳大学光电工程学院§15.1偏振光及其产生回顾两个频率相同振动方向垂直的单色光波的叠加合振动的大小和方向随时间有规律地变化偏振态取决于：（正交分量）EyExEyEx3/2<<2EyEx=0EyEx0<</2EyEx=/2EyEx/2<<EyEx=EyEx<<3/2EyEx=3/2深圳大学光电工程学院§15.1偏振光及其产生偏振光v.s.自然

2、光按偏振性，光一般可分为偏振光、自然光和部分偏振光偏振光：光矢量的大小和方向有规则变化的光由两个振动方向垂直、相位有关联的分量合成自然光：光矢量的大小和在各个方向上振动的几率相同由两个振动方向垂直、相位无关联的分量合成部分偏振光：光矢量在各个振动方向上的大小不等使某一方向的振动比其他方向占优势（偏振光方程）深圳大学光电工程学院§15.1偏振光及其产生偏振光v.s.自然光1.偏振光：特点：光矢量的大小和方向有规则变化根据变化规律分类：线偏振光：光矢量方向不变，大小呈余弦变化矢量末端轨迹为直线圆偏振光：大小不变，方向绕传播方向匀速转动矢量末端

3、轨迹为圆椭圆偏振光：大小和方向都在有规律地变化矢量末端轨迹为椭圆（Polarizedlight）深圳大学光电工程学院EyExzyx§15.1偏振光及其产生偏振光v.s.自然光1）线偏振光：【例】如a2=0时，光矢量定义振动平面：光矢量与传播方向组成的平面称为线偏振光的振动平面（LinearlyPolarizedlight）（偏振方向）深圳大学光电工程学院EyExzyx§15.1偏振光及其产生偏振光v.s.自然光2）圆偏振光：（CircularlyPolarizedlight）右旋左旋深圳大学光电工程学院EyEx§15.1偏振光及其产生

4、偏振光v.s.自然光3）椭圆偏振光：（EllipticallyPolarizedlight）zyx右旋左旋深圳大学光电工程学院§15.1偏振光及其产生偏振光v.s.自然光2.自然光：特点：振动方向无规则；各振动方向上强度相等表示：由两个振动方向垂直、振幅相等的分量合成但两分量的相位无关联3.部分偏振光：特点：振动方向无规则各方向强度不等某一方向振动占优势（自然光传播时受外界作用所致）（Naturallight）（Partialpolarizedlight）深圳大学光电工程学院§15.1偏振光及其产生偏振光v.s.自然光部分偏振光的偏振度概

5、念：部分偏振光=（完全）偏振光+自然光其中偏振光的强度：偏振度：深圳大学光电工程学院§15.1偏振光及其产生偏振光的产生方法主要方法：反射和折射、二向色性、散射、双折射1.反射和折射方法产生偏振光：由麦克斯韦方程组和电磁场边界条件菲涅耳公式：E1pn21n1xzo12E1pE2pE1sE2ss波：振动方向入射面p波：振动方向//入射面s波p波E1s深圳大学光电工程学院§15.1偏振光及其产生偏振光的产生方法主要方法：反射和折射、二向色性、散射、双折射1.反射和折射方法产生偏振光：由麦克斯韦方程组和电磁场边界条件菲涅耳

6、公式：s波p波（反射光无p分量）深圳大学光电工程学院§15.1偏振光及其产生偏振光的产生方法主要方法：反射和折射、二向色性、散射、双折射1.反射和折射方法产生偏振光：布儒斯特定律：当自然光投射到两种介质的分界面上时，若入射角和折射角满足关系1+2=/2，则反射光中没有振动方向平行于入射面的分量。此时的入射角，称为布儒斯特角（Brewster’sLaw）p波（反射光无p分量）深圳大学光电工程学院§15.1偏振光及其产生偏振光的产生方法主要方法：反射和折射、二向色性、散射、双折射1.反射和折射方法产生偏振光：即自然光以布儒斯特角入射时，

7、得到：1）反射光：线偏振光偏振方向垂直入射面2）透射光：部分偏振光平行入射面方向的振动占优势且偏振度P一般较高n2Bn1xzoB90B深圳大学光电工程学院§15.1偏振光及其产生偏振光的产生方法主要方法：反射和折射、二向色性、散射、双折射1.反射和折射方法产生偏振光：实例1：用玻璃片堆获得偏振光B深圳大学光电工程学院§15.1偏振光及其产生偏振光的产生方法主要方法：反射和折射、二向色性、散射、双折射1.反射和折射方法产生偏振光：实例2：偏振分光镜思考：膜层材料、厚度层数等如何定？ZnS(nH)冰晶石(nL)n345深圳大学光电

8、工程学院§15.1偏振光及其产生偏振光的产生方法主要方法：反射和折射、二向色性、散射、双折射2.利用二向色性产生偏振光：二向色性：某些各向异性晶体对不同振动方向的偏振光有不同的吸