光的偏振

~光的偏振~

科目：光电子学(一) 开课班级：物三乙 报告题目：光的偏振 指导老师：郭艷光 教授 姓名：陈麒生 学号：8522016 缴交日期：88.06.10

目 录

一、 简介光的偏振 1 二、 简介偏振片 4 三、 从反射和折射获得偏振光 4 四、 从散射获得偏振光 五、 双折射 六、 晶体的研究 七、 人为双折射现象 八、 旋光性 九、结论 附注 参考书目

6 7 11 12 12 13 14 14 一、 简介光的偏振：

就先前对光的认识而言，光是具有二相性的，从整体上来看，波的性质较为显著，但从细微的角度来看，粒子性则显得较为重要。

一般光源含有大量的发光原子或分子，他们所发出的光的振动方向彼此毫不相关。但由于发光原子和分子的数量相当庞大，因而在与光波传播方向垂直的平面上，与任何一个振动方向相联系的原子或分子数目基本上是相等的。换言之，这样的光源在一切可振动方向上的光振动机率是相等的。从能量的角度上来看，光振动平面内任何方向上都具有相同的能量，或者说光振动的功率密度都相同，这种振动方向漫无规律的光波就是自然光。

由于光是电磁波的一种，到目前为止我们仅考虑在固定平面上的电场矢量；而此电场矢量所在之平面也称为电场振动平面；而此时在固定平面振动传播之光波称为偏振光。若光波的波矢量总是沿着一条直线作反覆振动，则称为线偏振光(linearly polarized light)。线偏振光的振动面是固定的平面，故也称为平面偏振光。 若线偏振光与自然光相掺杂，则为部分偏振光(partially polarized light)，这时发出沿线偏振方向光振动的原子或分子比发出沿其他方向光振动的原子或分子要多，因而这个方向光振动的功率密度比其他方向的光振动的功率密度要大。通常用偏振度(degree of polarization)P来量度线偏振的程度，仿照可见度的定义，偏振度定义为

I?ImP?M

IM?Im式中IM和Im是部分偏振光在两个特殊方向上的功率密度，分别对应于最大和最小的功率密度。若P=1，是线偏振光；P=0是自然光；而P<1是部分偏振光。 与一切振动相同，光振动也可分解成两个方向相垂直的振动。自然光中的每一个光振动都可分解成这两个互相垂直的光振动。由于自然光中各方向上的光振动都相等，因而他们在这二方向上的分振动之和也相等，即自然光可用功率密度相等、振动方向互相垂直的两个线偏振光来表示。且每个线偏振光的功率密度都是自然光功率密度的一半，而且这两个线偏振光之间无周相联系。 以下我们就几种不同的偏振光分别来加以讨论： (一) 线性偏振光(linearly Polarization)： 若考虑两同频率垂直光波，其电场如下：

??EX?Acos(kz?wt)i??EY?Bcos(kz?wt??)j?：兩向量之相對相角差1

图 一

當此兩光波相互作用後，有兩種情況：

1.?為?2?之整數倍時，合成向量E(圖一之(a))???E?(Ai?Bj)cos(kz?wt)?由於A，B為常數，可知合成向量E為固定方向之向量。2.?為??之整數倍時，合成向量E(圖一之(b))??? E?(Ai?Bj)cos(kz?wt)?由於A，B為常數，可知合成向量E為固定方向之向量。由以上可知，兩光波相互作用欲得到線性偏振光必須符合下列兩點：1.兩光波之頻率必須相同。2.兩光波之相位角差(?)須為?n?，其中n?0,1,2,3,4.......

(二) 圆状偏振光(Circular Polarization)：

圆状偏振光与线性偏振光最大的差异乃在于相对相角差。前者相对相角差为

?之奇数倍，后者则为?之整数倍。 2若考慮兩同頻率之垂直光波，其電場如下：??EX?Acos(kz?wt)i??EY?Acos(kz?wt??)j?為相對相角差此兩波相互作用後，有兩種情況：

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