偏振度
部分偏振光中偏振成分的相对强度
p IP IP I In IP
偏振度的另一种定义：
P IM Im IM Im
IM和Im分别为两个正交方向上光强的极大值和极小值
CH 3-4 光波的偏振态
polarization of light wave
3.4 光波的偏振态
一. 偏振现象与光的横波性
波有横波和纵波两类。横波的振动方向与传播方向垂直，以光的 传播方向为轴，光矢量振动的空间分布失去对称性的现象叫做光 的偏振 纵波的振动方向与波的传播方向一致，其振动方向具有对称性， 即纵波不产生偏振。因此偏振是横波区别于纵波的标志。
若上式取-号，即y方向的振动相位落后于x方向，迎着光的传 播方向看，光矢量沿反时针方向旋转称为左旋圆偏振光
• 椭圆偏振光 （光矢量振动方向和大小均改变）
光矢量在前进的X-Y平面上扫描出一个椭圆
由在X方向和Y方向的两个相位差为 的简谐光 振动合成 E Exi Ey j
Ex Ax cos(t kz0 ) Ey Ay cos(t kz0 )
在平面随时间向传播方向前移。
E Exi Eyj
光矢量在X-Y平面内投影是圆 圆偏振光可看作是在x和y方向振幅相等、相位差为90o的两线偏 振光的合成
Ex A cos(t kz0 )
Ey
A cos(t
kz0
)
2
若上式取＋号，即y方向的振动相位超前于x方向，迎着光的传 播方向看，光矢量沿顺时针方向旋转称为右旋圆偏振光
1 nA2 2
In Ix Iy 2Ix 2Iy
自然光 — 振动垂直、振幅（强度）相等且相位完全无关的两 个线偏振合成
• 部分偏振光及偏振度
光矢量具有各种方向，但各不同方向上的振幅大小不同，它 不具有轴对称性
完全偏振光+自然光部分偏振光
设自然光（非偏振光强）度 I n
偏振光的强度 I P 总强度 I In I P
光波的发射由大量基元辐射组成，各个基元辐射的发 光时间、振动方向、和相位都相互独立、彼此无关。
将自然光中每一振动成分都在x, y方向分解， 并将x和y方向上所有的分振动分别相加
E~x n Akxeik k＝1
E~y n Akyeik k＝1
IxE~x E~x*1 2nA2Iy
E~y E~y*
光矢量与传播方向构成 的平面 —— 振动面
x
光的振动方向在振动面内不变
y
如振动面与X轴夹角为
z
E Acos(t kz) ( Axi Ay j)(t kz) y
E
Ey
Ax Ex A cos Ay Ey Asin
o
Ex
x
• 圆偏振光 （光矢量振动方向改变，大小不变）
光矢量在垂直于传播方向的平面内以圆频率 旋转，光矢量所
光矢量的轨迹方程位椭圆：
( Ex )2 ( Ey )2 2( Ex )(Ey ) cos sin 2
Ax
Ay
Ax Ay
由 的值可得椭圆偏振光的右旋(0< <)和左旋( < <2)
椭圆偏振光在δ＝0或π时：线偏振光 椭圆偏振光在δ＝±π/2 ,及Ax＝Ay时: 圆偏振光
• 自然光—非偏振光
透振方向
光波的偏振
二. 光波的偏振态
1.完全偏振(线偏振，圆偏振，椭圆偏振) 2.非偏振 3.部分偏振(部分线偏振，部分圆偏振，部分椭圆偏振)
• 线偏振光 （光矢量振动方向不变，大小改变） 光矢量的振动方向保持不变，其末端的轨迹是一直线，同 一时刻，光传播方向上各点的光矢量都分布在同一平面内， 所以又称之为平面偏振光