椭圆偏振光
线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的光振动均可分解为两个相互垂直
同频率相差恒定线偏振光振动的合成 x = A1 coswt y = A2 cos(wt + Dj )
对线偏振光，刚入射时相差为 Dji = π 或 0
垂直入射波晶片后，分解为振动方向相互垂直的 o 光和 e 光，取 x 轴方
向为 o 光振动方向，y 轴方向为 e 光振动动方向
-
ne )d
波晶片分类
(no - ne )d = λ 4
(no - ne )d = λ 2 (no - ne )d = λ
Dj = π 2 Dj = π Dj = 2π
1 4 波片 半波片 全波片
Ø说明: 一定的波晶片是针对某一特定波长而言的.
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波晶片可用于改变光的偏振态
？ 如 线偏振光经 1 4 波片后变为
出波片后相位差为
Dj f
=
Dji
+
2π λ
(no
-
ne )d
=
Dji
+
π 2
Dji = π
Dji = 0
Dj f
=
3π 2
1 4波片
· · ·
Dj f
=
π 2
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• 波晶片对光偏振的影响:
入射光
波晶片
透射光
线偏振光 ( D j 0 = 0 ,p ) 圆偏振光 (Dj0 =p 2,-p 2) 自然光
例
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n1
i · · · · ·
·
i
· ·
n2 ·
·
·
i i n1
· ···· B
· · B·
n2
·
· ·
·
n1 · · · n2
iB
iB ·
·
·
g·
·
n1
ii
n2
n1
iB
n2
n2 > n1
画出相应的反射光，折射光 的方向及偏振态
▲实例：外腔式激光管加装布儒斯特窗，可使出 射光为全偏振光，并减少反射损失。
o
光:
no
=
c v
o
( o 光主折射率)
e
光:
ne
=
c ve
( e 光主折射率)
u o光沿不同 方向的传播速 率相同，其波 面是球面
voDt
光轴
·
··· ··
· · ··
·
·
·
· ·
·
u e光沿不同方 向的传播速率不 相同，其波面是 以光轴为轴的旋
光轴 voDt
veDt
转椭球面.
20/28
正晶体
vo >ve no < ne
•• • •• •
部分偏振光：通过偏 振片后，在转动偏振 片的过程中，透射光 强度发生变化。
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二. 马吕斯定律
I µ E2
I 'µ E'2 = E2 cos2α
Ea
I '= I cos2 a (马吕斯定律)
E'= E cosa
当 α = 0，I = Imax = I0 ; 当 α = π2，I = 0 — 消光
光轴
· ·
·
o光 e光
·
2. 光轴平行入射面，自然光垂直入射负晶体中
光轴 · · 方解石
·
光轴
· ·
o光
e光
o光 e光
22/28
3. 光轴平行晶体表面，自然光垂直入射
o光
· e光
·
· ·
· ·
e光
· ·
o光
·
此时，o, e 光传播方向相同，但传播速度不同。从晶体出
射后，二者产生相位差。
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三. 晶体偏振器
1 4 波片 椭圆偏振光 (Dj' = p 2,-p 2)
1 4 波片 线偏振光 1 4 波片 自然光
一般椭圆偏振光
1 4 波片 一般椭圆偏振光
线偏振光 ( D j 0 = 0 ,p ) 1 2 波片 线偏振光 ( D j ' = p ,0 ) 圆偏振光（左、右旋） 1 2 波片 圆偏振光（右、左旋）
·
光轴
o光·
o 光的 主平面
e 光的
光轴
e光
主平面
(o光振动垂直o 光主平面)
(e 光振动在e 光主平面内)
光轴在入射面时, o 光主平面和 e 光主平面重合, 此时 o 光光振动和 e 光光振动相互垂直。一般情况下，两个主平面夹角很小，故可认
为 o 光振动和 e 光振动仍然相互垂直。
5. 正晶体、负晶体
§14.10 光的偏振
一. 波的偏振性
定义：振动方向对于传播方向的不对称性称为偏振性。 纵波：振动方向与传播方向一致，不存在偏振问题； 横波：振动方向与传播方向垂直，存在偏振问题。
偏振现象是横波区别于纵波的最明显的特征。 光的偏振性：光矢量的振动相对于传播方向的不对称性
光波是横波
二. 偏振光的分类
1.线偏振光（平面偏振光） 在垂直于传播方向的平面内，光矢量只沿某一个固定 方向振动，则称为线偏振光
I = Ix + Iy
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自然光的表示法
···
3.部分偏振光
部分偏振光
部分偏振光可用两个相互独立、
没有固定相位关系、不等振幅
且振动方向相互垂直的线偏振
光表示。
部分偏振光的分解
部分偏振光的表示法
··
平行板面的光振动较强
·· · ··
垂直板面的光振动较强
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4. 椭圆偏振光和圆偏振光 光矢量末端的运动轨迹是椭圆或圆。
· e光 o光
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3. 波晶片
• 一种由晶体制造的光学器件 • 由单轴晶体上切割下来的平行薄片，
其表面与晶体的光轴平行.
晶体
· ·
自然光垂直入射波晶片 后，o 光, e 光传播速度不 同，产生的相位不同。
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波晶片 l
d
· · ·
e光 o光
出射 o 光 e 光的相差为
Dj
=
2π λ
(no
光轴
voDt
·
veDt
( 平行光轴截面 )
ve vo
( 垂直光轴截面 )
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负晶体
vo <ve no > ne
光轴
·
( 平行光轴截面 )
ve vo
( 垂直光轴截面 )
二. 单轴晶体中的波面 ( 惠更斯作图法(ve>vo) )
1. 光轴平行入射面，自然光斜入射负晶体中
B
·
光轴
·
A
B'
·
·
· 方解石
椭 圆 偏 振 光
圆偏振光
线偏光
在迎光矢量图上，光矢量端点沿逆时针方向旋转的称为 左旋偏振光；沿顺时针方向旋转的称为右旋偏振光。
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§14.11 偏振片的起偏和检偏 马吕斯定律
一. 偏振片 起偏和检偏
1.基本概念
•普通光源发出的是自然光，用于从自然光中获得偏振 光的器件称为起偏器。 •人的眼睛不能区分自然光与偏振光，用于鉴别光的偏 振状态的器件称为检偏器
二. 布儒斯特定律
·
n1
·
n2
·
i
i
· ·
g· ·
ib+γ=90o 时，反射光为线偏振光
ib — 布儒斯特角 或 起偏角
n1 sin ib = n2 sinγ = n2 cosib
tanib
=
n2 n1
=
n21
·
n1 · · ·
ib
ib
·
·
·
线偏振光
n2
g·
·
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例如 n1 =1.00(空气)， n2 =1.50(玻璃)，则
I1
=
1 2
I0
I2
=
1 2
I0
cos2
60o
I2 I0
=
1 2
cos2
60o
=
1 8
=
0.125
(2) 有吸收时，有
I2 I0
=
1 8
´
(1 - 10%)2
»
1 10
=
0.10
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§14.12 反射和折射产生的偏振 布儒斯特定律
一. 反射和折射产生的偏振
•自然光入射 •反射和折射后产生部分偏振光
2.偏振片
•• •
人工膜片——对不同方向的光振动有选择吸收的性能，从 而使膜片中有一个特殊的方向。当一束自然光射到膜片上 时，与此方向垂直的光振动分量完全被吸收，只让平行于 该方向的光振动分量通过，即只允许沿某一特定方向的光 通过的光学器件，叫做偏振片。这个特定的方向叫做偏振 片的偏振化方向，用“ ”表示。
空气
玻璃
ib = arctan11..0500 = 56o18¢
玻璃
空气
ib = arctan11..5000 = 33o42¢
玻璃片堆起偏和检偏
入射自然光 I0
· ·
i0
·
·
·· · · · ·· · ··
·· · · ·
g
玻璃片堆
I¢ 线偏振光
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有反射光干扰的橱窗
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在照相机镜头前加偏振 片消除了反射光的干扰
···
i0 · · · · · · i0
···
i0
M1
··
布儒斯特窗
··
i0
激光输出