光的偏振态PPT资料.ppt
- 文档编号:15582981
- 上传时间:2022-11-06
- 格式:PPT
- 页数:42
- 大小:2.29MB
光的偏振态PPT资料.ppt
《光的偏振态PPT资料.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《光的偏振态PPT资料.ppt(42页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
若若固固固固定定定定某某某某一一一一时时时时刻刻刻刻tttt考考察察光光矢矢量量的的空空间间变变化化,则则各各处处的的光光矢矢量量位位于于一一个个确确定定的的平平面面(振动面振动面)线偏振光的表示法:
光振动垂直纸面光振动平行纸面右旋圆偏振光2.2.2.2.圆偏振光圆偏振光圆偏振光圆偏振光在任一位置z,光矢量E的末端随时间变化在xy平面上扫描出一个圆迎迎迎迎着着着着光束的传播方向观察,根据E的旋向分为:
左旋圆偏振光(光矢量E按逆时针方向旋转)和右旋圆偏振光(光矢量E按顺时针方向旋转)光矢量E在xy平面内运动的特点:
其瞬时值的大小不变;
方向以角速度(波的圆频率)匀速旋转右旋椭圆偏振光3.3.3.3.椭圆偏振光椭圆偏振光椭圆偏振光椭圆偏振光在任一位置光矢量E的末端随时间变化在xy平面上扫描出一个椭圆左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光左旋椭圆偏振光和右旋椭圆偏振光根据垂直振动的合成原则:
根据垂直振动的合成原则:
以上三种偏振态都可以看作是两个垂直的同频率振动Ex和Ey的合成,合成波的振动方式取决于两个分振动的振幅比振幅比振幅比振幅比Ex0/Ey0和相位差相位差=y-x两两列列同同频频率率、振振动动方方向向相相互互垂垂直直、同同向向传传播播的的平面光波的叠加平面光波的叠加-偏振光的形成及特征偏振光的形成及特征EyExEyxz两个相互垂直的振动方向分别取为X、Y轴,波的传播方向为Z,不失一般性,取x0=0,并并记记YYYY振动振动振动振动相对于XXXX振动振动振动振动的相差为:
则则XX,YY方向的光矢量方向的光矢量EE波函数波函数(*注注*)波场中任意位置和时刻的波函数(合振动)EyExEyx合成光矢量E仍在XY平面内,仍保持其横波性。
以表示E与X轴正向轴正向轴正向轴正向所成的角的大小,即E在XY平面内的指向,将随位置Z和时间t而变化(旋转性)一、光矢量一、光矢量一、光矢量一、光矢量EEEE的的的的时间时间时间时间变化变化变化变化(ZZZZ为定值,可取为定值,可取为定值,可取为定值,可取Z=0Z=0Z=0Z=0,振动的合成振动的合成振动的合成振动的合成)特例:
特例:
1111、=0=0=0=0tantan为为一一正正常常数数,EE位位于于一一、三三象象限限中中一一个个确确定定的的平面(振动面)内平面(振动面)内Ey0Ex0Eyx2222、=EE位于二、四象限中一个确定的位于二、四象限中一个确定的平面(振动面)内平面(振动面)内Ey0Ex0Eyx图示:
图示:
振动面与振动面与XYXY平面的交线。
平面的交线。
线偏振光线偏振光定定ZZ=0=0,是是tt的的函函数数,合合矢矢量量EE的的空空间间指指向向将将随随时时间间变化发生旋转,变化发生旋转,分析其旋转方向分析其旋转方向3333、=/2/2/2/2tt增增减减(*注注*)当当迎迎迎迎着着着着光光的的传传播播方方向向观观察察时时,将将会会“看看到到”光光矢矢量量EE沿顺时针方向转动沿顺时针方向转动(右旋)(右旋)=/2,代入:
,代入:
EE的末端随时间变化在的末端随时间变化在XYXY平面上扫描的轨迹,是一个正椭圆。
平面上扫描的轨迹,是一个正椭圆。
两半轴分别位于两半轴分别位于XX轴和轴和YY轴,两半轴长分别为轴,两半轴长分别为EEx0x0,EEy0y0=/2Ex0Ey0右旋椭圆偏振光右旋椭圆偏振光右旋椭圆偏振光右旋椭圆偏振光4444、=/2/2/2/23333/2/2/2/2/2/2/2/2(2222/2/2/2/2)tt当当迎迎迎迎着着着着光光的的传传播播方方向向观观察察时时,将将会会“看看到到”光光矢矢量量EE沿沿逆逆时针方向转动时针方向转动(左旋)(左旋)(左旋)(左旋)=-/2EE的的末末端端随随时时间间变变化化在在XYXY平平面面上上扫扫描描的的轨轨迹迹,亦亦是是一一个个正正椭椭圆圆。
(左旋椭圆偏振光)(左旋椭圆偏振光)(左旋椭圆偏振光)(左旋椭圆偏振光)5555、为任意值(一般情况)为任意值(一般情况)为任意值(一般情况)为任意值(一般情况)1、在2Ex0(x向)、2Ey0(y向)范围内的一个“斜椭圆”(两半轴的方位不与X,Y轴重合)2、椭圆的性质(方位、左右旋)在Ex0、Ey0确定之后,主要决定于EEEE的旋向和方位:
的旋向和方位:
取两时间点:
t=0,t=T/4t=0,t=T/4;
(;
(=2=2/T)/T)例:
例:
*t=0:
t=0:
表表明明EE的的末末端端处处在在椭椭圆圆轨轨迹迹与与EExx=E=Ex0x0的直线相切的切点的直线相切的切点表明表明切点切点在在XX轴的上方轴的上方长轴朝第一、三象限倾斜长轴朝第一、三象限倾斜长轴朝第一、三象限倾斜长轴朝第一、三象限倾斜(第一象限)Z=0*t=T/4t=/2右旋右旋的不同取值决定了光的偏振状态的不同取值决定了光的偏振状态椭圆偏振光椭圆偏振光椭圆偏振光椭圆偏振光线偏振光线偏振光线偏振光线偏振光=0,或或Ex0=0或或Ey0=0椭圆偏振光椭圆偏振光椭圆偏振光椭圆偏振光圆偏振光圆偏振光圆偏振光圆偏振光椭椭圆圆偏偏振振光光可可看看作作两两个个相相互互垂垂直直、但但振振幅幅不不相相等等、有固定相位差有固定相位差的线偏振光的合成的线偏振光的合成线偏振光和圆偏振光都可看作线偏振光和圆偏振光都可看作椭圆偏振光的特例椭圆偏振光的特例线线偏偏振振光光可可看看作作两两个个相相互互垂垂直直=0,=0,的的线线偏偏振振光的合成光的合成对于两个垂垂直直振动的合成,不论相位差为何值,EXEY,总有I=IX+IY,即合振动的强度简单地等于两个垂直分振动的强度之和。
这对线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光都是适用的圆圆偏偏振振光光可可看看作作两两个个相相互互垂垂直直、振振幅幅相相等等、相相位位差差/2/2的线偏振光的合成的线偏振光的合成=0=0,(线线偏偏光光),振振动动平平面面的的空空间间取取向向不不变变,其其他他情况情况将随位置将随位置ZZ的变化而变化的变化而变化二、光矢量二、光矢量二、光矢量二、光矢量EEEE的的的的空间空间空间空间变化变化变化变化在给在给定时刻定时刻tt(可取(可取(可取(可取t=0t=0t=0t=0)光矢量光矢量EE在在不同位置不同位置不同位置不同位置ZZZZ的取向变化的取向变化右旋圆偏振光右旋圆偏振光右旋圆偏振光右旋圆偏振光(时间时间时间时间)当当ZZZZ值值值值从零增大时,从零增大时,值将线性增大;
值将线性增大;
故故EE矢量将沿着光的传播方向作矢量将沿着光的传播方向作逆时针逆时针逆时针逆时针以此排列以此排列由于E的长度不变,其在以XY平面上半径为E的圆为底,以Z轴为轴线的正圆柱的侧面上绘出一条螺旋线该螺旋是右手螺旋,即用右手握圆柱,四指沿螺线的转动方向,拇指即指向螺旋的进动方向右旋圆右旋圆偏振光偏振光某时刻某时刻右旋圆偏振光右旋圆偏振光EE随随zz的变化的变化yyxz传播方向传播方向/2xE0没有优势方向没有优势方向自然光的分解自然光的分解自自自自然然然然光光光光可可可可分分分分解解解解为为为为两两两两束束束束振振振振动动动动方方方方向向向向相相相相互互互互垂垂垂垂直直直直的的的的、等等等等幅幅幅幅的的的的、位相无关(不相干)位相无关(不相干)位相无关(不相干)位相无关(不相干)的线偏振光。
的线偏振光。
自然光的表示法自然光的表示法:
自自自自然然然然光光光光辐射单元(原子):
相互独立、彼此无关、方向各不相同、各次随机、但机会均等部部部部分分分分偏偏偏偏振振振振光光光光(光波即不是完全偏振,也不是自然光,而是两者的混合,各振动方向都有,有一个方向占优势)部分偏振光的分解部分偏振光的分解部分偏振光部分偏振光部部分分偏偏振振光光可可分分解解为为两两束束振振动动方方向向相相互互垂垂直直的的、不不等幅的、等幅的、位相无关(不相干)位相无关(不相干)的线偏振光。
部分偏振光的表示法:
平行纸面的光振动较强平行纸面的光振动较强垂直纸面的光振动较强垂直纸面的光振动较强偏振度偏振度完全偏振光(线、圆、椭圆)P=1;
部分偏振光0P1;
自然光(非偏振光)P=0P=1线偏振光;
0P1部分偏振光或椭圆偏振光;
P=0自然光或圆偏振光凭借一检偏器,可将五种偏振态区分为三种,但偏振片偏振片的的起偏起偏和和检偏检偏,马吕斯定律,马吕斯定律起偏的原理起偏的原理起偏的原理起偏的原理:
利用某种光学的不对称性利用某种光学的不对称性起偏:
起偏:
从自然光获得偏振光从自然光获得偏振光起偏器起偏器起偏器起偏器:
起偏起偏的光学器件的光学器件要要得得到到偏偏振振光光往往往往要要通通过过光光与与物物质质的的相相互互作作用用使使自自然然光光的的偏振形态产生某种改变偏振形态产生某种改变根据输出光的偏振形态:
线起偏器、圆起偏器根据输出光的偏振形态:
线起偏器、圆起偏器等等各种起偏器的作用过程都必须包含某种不对称性,它可以是介质在不同作用条件(例如不同的入射角)下的不同响应,更多的则是介质本身的各向异性偏振片偏振片微晶型微晶型微晶型微晶型非偏振光非偏振光线偏振光线偏振光光轴光轴电气石晶片电气石晶片常用的线起偏器常用的线起偏器基于某些晶体的基于某些晶体的二向色性二向色性,即对不同方向的电磁振,即对不同方向的电磁振动具有不同吸收的性质动具有不同吸收的性质电气石,硫酸碘奎宁晶体(塞璐璐基片)电气石,硫酸碘奎宁晶体(塞璐璐基片)分子型分子型分子型分子型xxyyzzzz线栅起偏器线栅起偏器入射入射电磁波电磁波线栅模型(细金属丝)线栅模型(细金属丝)含有传导电子(某碘的化合物)的聚合物分子长链,含有传导电子(某碘的化合物)的聚合物分子长链,PP起偏器起偏器检偏器检偏器偏振片的偏振片的偏振片的偏振片的起偏起偏起偏起偏与与与与检偏检偏检偏检偏作用作用作用作用偏振化方向偏振化方向(振透方向)(振透方向)检偏检偏用偏振器件分析、检验光的偏振态用偏振器件分析、检验光的偏振态用偏振器件分析、检验光的偏振态用偏振器件分析、检验光的偏振态II?
PP待检光待检光II不变不变?
是什么光是什么光II变,有消光变,有消光?
是什么光是什么光II变,无消光变,无消光?
是什么光是什么光I0IPPE0E=E0cos马吕斯定律(马吕斯定律(18091809)起偏器起偏器检偏器检偏器透过第透过第透过第透过第2222个偏振片个偏振片个偏振片个偏振片的的的的光强光强光强光强如何?
如何?
偏振片对偏振片对偏振片对偏振片对不同偏振态不同偏振态不同偏振态不同偏振态的光强响应的光强响应的光强响应的光强响应各种偏振结构的光通过理想偏振片时的光强变化各种偏振结构的光通过理想偏振片时的光强变化马吕斯定律马吕斯定律I0IPP
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 偏振