光學(xué)課件第2章波動

1、1濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-212濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-22光學(xué)課件目錄濟(jì)南大學(xué)理學(xué)院yyyy-M-d3濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-22.3 波的疊加波的疊加 2.3.42.3.4 兩列同頻率、同向振動、反向兩列同頻率、同向振動、反向 傳播的平面波的疊加傳播的平面波的疊加光駐波光駐波2.3.5 兩列同頻率、振動方向垂直、同兩列同頻率、振動方向垂直、同 向傳播的平面波的疊加向傳播的平面波的疊加橢圓偏橢圓偏 振光的形成及特征振光的形成及特征 2.3.6 兩列頻率相近

2、、同向振動、同向兩列頻率相近、同向振動、同向 傳播的平面波的疊加傳播的平面波的疊加光學(xué)拍光學(xué)拍第二章第二章 波動光學(xué)通論波動光學(xué)通論4濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-248題作圖題：題作圖題：.F2F1P關(guān)于作業(yè)：關(guān)于作業(yè)：5濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-2習(xí)題：習(xí)題：2-4 ( 3 ) 求求H的表達(dá)式的表達(dá)式3)(102cos314tczEy由光場（電磁場）的性質(zhì)由光場（電磁場）的性質(zhì)HEE與與H的數(shù)值關(guān)系：的數(shù)值關(guān)系：得：得：95. 700EH電場與磁場是正交的和同步的（同相位的）電場與磁場是正交的和同步的（同相

3、位的）3)(102cos95. 714tczHxHEs6濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-2 習(xí)題：習(xí)題：2-12 2-13 S1和和S2分別為直角坐標(biāo)系中的兩個單色點(diǎn)源，分別為直角坐標(biāo)系中的兩個單色點(diǎn)源，其坐標(biāo)分別為（其坐標(biāo)分別為（0，0，z1）(x2,y2,z2),求它們求它們所發(fā)出的球面波在平面所發(fā)出的球面波在平面z=D(Dz1,z2)上的復(fù)上的復(fù)振幅分布；若只考慮振幅分布；若只考慮z=D平面上的復(fù)振幅分平面上的復(fù)振幅分布，兩列球面波的共軛波怎樣？布，兩列球面波的共軛波怎樣？解：先寫出兩列球面波的復(fù)振幅，由于解：先寫出兩列球面波的復(fù)振幅，由于D z1,

4、z2所以他們是向左傳播的發(fā)散的球面波。所以他們是向左傳播的發(fā)散的球面波。)(exp)(),(02122212201zzyxkizzyxEzyxE7濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-2)()()(exp)()()(),(022222222222202zzyyxxkizzyyxxEzyxE在在z=D面的分布為面的分布為:)(exp)(),(02122212201zDyxkizDyxEDyxE)()()(exp)()()(),(022222222222202zDyyxxkizDyyxxEDyxE8濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3

5、-2)(exp)(),(02122212201zDyxkizDyxEDyxE在在z=D面的分布為面的分布為:其共軛復(fù)數(shù)為其共軛復(fù)數(shù)為:)(exp)(),(02122212201zDyxkizDyxEDyxE與它對應(yīng)的共軛波有兩個與它對應(yīng)的共軛波有兩個9濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-2)(exp)(),(02122212201zDyxkizDyxEDyxE)(exp)(),(02122212201zzyxkizzyxEzyxE)2(exp)2(),(02122212201zDzyxkizDzyxEzyxE會聚在會聚在（0,0,z1）的球面波的球面波會聚在（

6、會聚在（0, 0, 2D-z1）的球面波）的球面波212)()(zDxD112 zDxzx10濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-2xz1z12zD ) (222zyx)2D (222zyxDz 11濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-2復(fù)習(xí)上節(jié)課主要內(nèi)容復(fù)習(xí)上節(jié)課主要內(nèi)容干涉的概念干涉的概念相干條件相干條件兩列同頻率、同向振動的平面波的干涉兩列同頻率、同向振動的平面波的干涉實(shí)際的干涉圖樣（三維）實(shí)際的干涉圖樣（三維）條紋形狀條紋形狀條紋間距條紋間距1k2k2sin2d光強(qiáng)在某一參考面上的分布光強(qiáng)在某一參考面上的分布光強(qiáng)公式：

7、光強(qiáng)公式：cos22121IIIII波的疊加原理波的疊加原理12濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-2 2.3.5 兩列同頻率、振動方向垂直、同向傳播的兩列同頻率、振動方向垂直、同向傳播的平面波的疊加平面波的疊加橢圓偏振光的形成及特征橢圓偏振光的形成及特征vEH單色簡諧平面波的物理圖像：單色簡諧平面波的物理圖像：13濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-2 2.3.5 兩列同頻率、振動方向垂直、同向傳播的兩列同頻率、振動方向垂直、同向傳播的平面波的疊加平面波的疊加橢圓偏振光的形成及特征橢圓偏振光的形成及特征設(shè)有兩列振動方向分別為

8、設(shè)有兩列振動方向分別為 x 和和 y, 傳播方向沿傳播方向沿 z 的平面波。的平面波。)cos(),(0tkzEtzExx)cos(),(0tkzEtzEyy式中，式中，.xy則在則在 z 點(diǎn)處某時刻兩列波點(diǎn)處某時刻兩列波的合振動為的合振動為),(),(),(tzEtzEtzEyx14濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-2合矢量合矢量 E 的大小和方向。的大小和方向。合矢量仍在合矢量仍在 x y 平面內(nèi)。平面內(nèi)。若以若以表示合矢量表示合矢量 E 與與 x 正向所夾的角，則有：正向所夾的角，則有：)cos()cos(tan00tkzEtkzEEExyxy由上式可

9、以看出，由上式可以看出，與與 z 和和 t 有關(guān)。有關(guān)。EyExE15濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-2一、光矢量一、光矢量 E 的時間變化的時間變化設(shè)設(shè) z 為定值，即在為定值，即在 z =常數(shù)常數(shù) 的平面內(nèi)觀察的平面內(nèi)觀察 E 的變化。的變化。首先規(guī)定首先規(guī)定 的取值范圍為的取值范圍為 .先討論幾種特例，然后推廣到一般。先討論幾種特例，然后推廣到一般。)cos()cos(tan00tkzEtkzEEExyxy16濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-2tan為正常數(shù)，合矢量為正常數(shù)，合矢量 位于位于1、3象限中一個確定的

10、平面內(nèi)。象限中一個確定的平面內(nèi)。合成光的振幅：合成光的振幅：2020yxEEE00/tanxyEE1. . 時，則時，則 0Ey 0 0Ex 0 0Exy)cos()cos(tan00tkzEtkzExyE的大小：的大?。?隨時間在變隨時間在變該平面稱為該平面稱為振動面振動面；這種光稱為；這種光稱為線偏振光線偏振光合成光的強(qiáng)度：合成光的強(qiáng)度：yxyxIIEEI202017濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-200/tanxyEEtan為負(fù)常數(shù)，合矢量為負(fù)常數(shù)，合矢量 位于位于2、4象限中一個確定的象限中一個確定的平面內(nèi)，平面內(nèi)，合成光仍為合成光仍為線偏振光線偏

11、振光。合成光的振幅：合成光的振幅：2020yxEEE合成光的強(qiáng)度：合成光的強(qiáng)度：yxyxIIEEI2020)cos()cos(tan00tkzEtkzExyEy 0 0Ex 0 0Exy2. . 時，則時，則 注意：光的分解與合成的概念注意：光的分解與合成的概念18濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-2)tan(tan00tkzEExy為為 z 和和 t 的函數(shù)，若的函數(shù)，若 z 給定，則給定，則隨隨 t 變化，即變化，即 E 的方的方向是隨時間變化的。向是隨時間變化的。取取 z=0 的平面觀察有的平面觀察有)tan(tan00tEExy隨隨 t 的增大而增大

12、，即的增大而增大，即E 將沿逆時將沿逆時針方向轉(zhuǎn)。針方向轉(zhuǎn)。這種旋向稱為左旋這種旋向稱為左旋0 xE0yExy2/3. . 時，則時，則 2/)cos()cos(tan00tkzEtkzExy19濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-2將將 = /2 代入波函數(shù)表達(dá)式，可得：代入波函數(shù)表達(dá)式，可得：12020yyxxEEEE0 xE0yExy2/正橢圓正橢圓方程方程E的大?。旱拇笮。荷鲜秸f明電場上式說明電場 E 矢量的末端在矢量的末端在 x y 平面上掃描出一平面上掃描出一橢圓橢圓軌跡。軌跡。這樣的合成光波稱為這樣的合成光波稱為左旋左旋正橢圓偏振光正橢圓偏振光。

13、20濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-2t 如果如果 Ex0 = Ey0 ，則橢圓變?yōu)閳A，合成光稱為，則橢圓變?yōu)閳A，合成光稱為左旋左旋圓偏振光圓偏振光。對于左旋圓偏振光可有對于左旋圓偏振光可有即即 E 以角速度以角速度勻角速度旋轉(zhuǎn)。勻角速度旋轉(zhuǎn)。對于橢圓偏振光的振幅并非是恒對于橢圓偏振光的振幅并非是恒量，而與量，而與 E 的方位有關(guān)。的方位有關(guān)。0 xE0yExy2/21濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-2與上面情況類似：與上面情況類似： 合成光仍為正橢圓偏振光。只是旋向變?yōu)橛倚?。合成光仍為正橢圓偏振光。只是旋向變?yōu)橛倚?/p>

14、稱為稱為右旋右旋正橢圓偏振光正橢圓偏振光。如果如果 Ex0 = Ey0 ，右旋右旋圓偏振光圓偏振光。2/0 xE0yExy4. 時，則時，則 E 的轉(zhuǎn)動方向?yàn)轫槙r針。的轉(zhuǎn)動方向?yàn)轫槙r針。 2/22濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-22/0 xE0yExy5. 一般情況一般情況 由同頻率、振動方向相互垂直的兩列由同頻率、振動方向相互垂直的兩列波的波函數(shù)波的波函數(shù)),cos(),(0tkzEtzExx).cos(),(0tkzEtzEyy消掉消掉 項(xiàng)得項(xiàng)得tkz200202202sincos2yxyxyyxxEEEEEEEE23濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光

15、學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-2該式是典型的橢圓方程，一般情況下為該式是典型的橢圓方程，一般情況下為斜橢圓斜橢圓。當(dāng)當(dāng)為其他任意值時，合成光波為為其他任意值時，合成光波為橢圓偏振光橢圓偏振光。其旋向可由下面的方法確定：其旋向可由下面的方法確定：,0sin 0時時或或當(dāng)當(dāng)橢圓是橢圓是左旋左旋的。的。,0sin 0時時或或當(dāng)當(dāng)橢圓是橢圓是右旋右旋的。的。注意注意的取值范圍為的取值范圍為 。 24濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-2以下幾個圖為以下幾個圖為 取幾個特殊值的情況。取幾個特殊值的情況。)43(451)4(47)2(2310434225濟(jì)南大學(xué)物理

16、學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-2例題例題1：指出下列波函數(shù)的偏振態(tài)指出下列波函數(shù)的偏振態(tài) 是是2、4 象限的線偏振光。象限的線偏振光。 )cos(0tkzEEx)cos(0tkzEEy)cos(0tkzE(2)jtkzEitkzEE)sin()cos(00)sin(0tkzEEy)(2cos0tkzE)cos(0tkzEEx)2cos(0tkzE是右旋圓偏振光。是右旋圓偏振光。2/jtkzEitkzEE)cos()cos(00(1)解：解：解：解：26濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-2二、光矢量二、光矢量 E 的空間變化的空間變

17、化 固定時間固定時間 t ，由軌跡方程可得不同，由軌跡方程可得不同 z 處處 E 的方向的方向, 相當(dāng)于觀察相當(dāng)于觀察“凝固凝固”了的波形。當(dāng)了的波形。當(dāng) 時時, 振動振動面的取向是不變的，其他情況面的取向是不變的，其他情況E的方向隨的方向隨 z 的改變而變的改變而變化?；?, 0 xyzxyz27濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-2以圓偏振光為例來討論：以圓偏振光為例來討論：1. 左旋圓偏振光左旋圓偏振光).tan(tankz)cos()cos(tan00tkzEtkzExy. kz由由 的連續(xù)性可得的連續(xù)性可得 的解為的解為取取t=0不僅研究方不僅研究

18、方便便, 且不會影響研且不會影響研究結(jié)果。究結(jié)果。200yxEE0 t設(shè)28濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-2E 矢量將沿著光的傳播方向矢量將沿著光的傳播方向順時針排列順時針排列；E 矢量的端點(diǎn)在矢量的端點(diǎn)在 x y 面上的投影為面上的投影為圓圓；E 矢量的方向變化符合矢量的方向變化符合左手螺旋。左手螺旋。xyzxyz29濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-22. 右旋圓偏振光右旋圓偏振光 kz.E 量將沿著光的傳播方向量將沿著光的傳播方向逆時針排列逆時針排列；E 矢量的端點(diǎn)在矢量的端點(diǎn)在 x y 面上的投影也為圓；面上的

19、投影也為圓；E 矢量的方向變化符合右手螺旋。矢量的方向變化符合右手螺旋。注意：注意： E 矢量的逆時針排列、順時針排列與矢量的逆時針排列、順時針排列與 t 變化變化時的右旋和左旋是不同的。時的右旋和左旋是不同的。將時域與空域兩種情況綜合起來才是實(shí)際情況呢！將時域與空域兩種情況綜合起來才是實(shí)際情況呢！橢圓偏振光可用同樣方法討論。橢圓偏振光可用同樣方法討論。)cos()cos(tan00tkzEtkzExy200yxEE0 t設(shè)30濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-22.3.6 兩列頻率相近、同向振動、同向傳播的平面兩列頻率相近、同向振動、同向傳播的平面波的疊加

20、波的疊加光學(xué)拍光學(xué)拍沿沿 z 軸正向傳播軸正向傳播的兩列波：的兩列波：)cos(),(1101tzkEtzE)cos(),(02202tzkEtzE),(),(),(21tzEtzEtzE式中：式中：)(21),(21,21212121kkkkkk設(shè)兩列波頻率相近設(shè)兩列波頻率相近,kk緩變項(xiàng)緩變項(xiàng), 低低頻調(diào)制頻調(diào)制 迅變項(xiàng)迅變項(xiàng), 高頻高頻調(diào)制調(diào)制 )2cos()222cos(2000tzktzkE合成波合成波31濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-2拍拍合振幅隨時間作周期性變化，振動合振幅隨時間作周期性變化，振動時而加強(qiáng)，時而減弱的現(xiàn)象。時而加強(qiáng)，時而減弱

21、的現(xiàn)象。拍頻拍頻單位時間內(nèi)加強(qiáng)單位時間內(nèi)加強(qiáng)( (或減弱或減弱) )的次數(shù)。的次數(shù)。E1t tE2t tEt t12拍拍32濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-233濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-2振幅為：振幅為：)222cos(200tzkEA所以合成波的強(qiáng)度：所以合成波的強(qiáng)度：)cos(1 2012tkzIAI為單列波的強(qiáng)度。為單列波的強(qiáng)度。 ,201EI 1. 固定固定z ，時間周期性，時間周期性,21光頻變化為光頻變化為稱為拍頻；時間差頻效應(yīng)。稱為拍頻；時間差頻效應(yīng)。.21I 的角頻率變化為的角頻率變化為34濟(jì)南

22、大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-22. 固定固定 t ，空間周期性，空間周期性 I 的空間角頻率變化為的空間角頻率變化為.21kkk合成波的空間頻率為合成波的空間頻率為212ffkf合成波的空間周期為合成波的空間周期為221211fd35濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-2相同點(diǎn)：相同點(diǎn)：拍的凝固波形類似于駐波振動；拍的凝固波形類似于駐波振動；不同點(diǎn)：不同點(diǎn)：駐波不在空間傳播，其波節(jié)、波腹的位置駐波不在空間傳播，其波節(jié)、波腹的位置是固定不同的；而拍的波形是固定不同的；而拍的波形 則要隨著兩波的傳播而則要隨著兩波的傳播而向同一

23、方向推移。向同一方向推移。3. 拍與駐波的異同拍與駐波的異同 36濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-2光的偏振態(tài)光的偏振態(tài)（光的偏振結(jié)構(gòu)）（光的偏振結(jié)構(gòu)）光矢量光矢量 E E 在垂直于在垂直于傳播方向的平面內(nèi)的具體振動方式。傳播方向的平面內(nèi)的具體振動方式。2.4 光的偏振態(tài)光的偏振態(tài)光的偏振態(tài)有三類：光的偏振態(tài)有三類：完全偏振光、非偏振光完全偏振光、非偏振光( (自然光自然光) )、部分偏振光。、部分偏振光。偏振偏振振動方向?qū)鞑シ较虻牟粚ΨQ性。振動方向?qū)鞑シ较虻牟粚ΨQ性。只有橫波才有偏振現(xiàn)象。只有橫波才有偏振現(xiàn)象。37濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)

24、課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-22.4.1 完全偏振光完全偏振光線偏振光，圓偏振光，線偏振光，圓偏振光， 橢圓偏振光橢圓偏振光光可以合成也可以分解，任意一列波都可認(rèn)為是光可以合成也可以分解，任意一列波都可認(rèn)為是兩列振動方向相互垂直的波的合成。如果兩列波有兩列振動方向相互垂直的波的合成。如果兩列波有確確定的相位關(guān)系定的相位關(guān)系，相應(yīng)的光稱為完全偏振光。，相應(yīng)的光稱為完全偏振光。1. 線偏振光線偏振光線偏振光線偏振光光矢量光矢量 E E 的振動方向的振動方向在某平面內(nèi)始終保持不變。在某平面內(nèi)始終保持不變。振動面振動面光矢量光矢量 E 所在的振動平面。所在的振動平面。E播播傳傳方方向向振振動動面

25、面線偏振光（平面偏振光）線偏振光（平面偏振光）38濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-2光振動垂直板面光振動垂直板面光振動平行板面光振動平行板面如果認(rèn)為是兩列波合成的話，此時如果認(rèn)為是兩列波合成的話，此時, 0線偏振光的表示方法：線偏振光的表示方法：39濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-22. . 圓偏振光圓偏振光圓偏振光圓偏振光迎著光的傳播方向看，光矢量末端掃描迎著光的傳播方向看，光矢量末端掃描出的軌跡始終是一個圓的光。出的軌跡始終是一個圓的光。根據(jù)光矢量的旋向，又分為根據(jù)光矢量的旋向，又分為左旋左旋右旋右旋圓偏振光圓偏振

26、光按波合成分析按波合成分析: :. , 2/, 2/00yxEE且且2/2/左旋；左旋；右旋。右旋。40濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-23. 橢圓偏振光橢圓偏振光橢圓偏振光橢圓偏振光迎著光的傳播方向看，光矢量末端迎著光的傳播方向看，光矢量末端 掃描出的軌跡始終是一個橢圓的光。掃描出的軌跡始終是一個橢圓的光。 根據(jù)光矢量的旋向根據(jù)光矢量的旋向, , 也分為也分為左旋左旋和和右旋右旋橢圓偏振光橢圓偏振光。按波合成分析按波合成分析: 取以上值以外的其他值時，皆為橢圓偏振光。取以上值以外的其他值時，皆為橢圓偏振光。旋向：旋向：按按 規(guī)定的范圍規(guī)定的范圍0左旋左旋

27、0右旋右旋41濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-2上三種偏振光，都可認(rèn)為是兩列振動方向相互垂上三種偏振光，都可認(rèn)為是兩列振動方向相互垂直的同頻率的波的合成。直的同頻率的波的合成。, yxEE.yxIII線偏光線偏光和和圓偏光圓偏光是是橢圓偏振光的特例橢圓偏振光的特例42濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-2 = (E2-E1)/hE1E2能級躍遷輻射能級躍遷輻射波列波列波列長波列長L = c秒秒810 2-4-2 非偏振光非偏振光-自然光自然光普通光源的發(fā)光特點(diǎn)：普通光源的發(fā)光特點(diǎn)：光源的最基本發(fā)光單元是分子、原子光源的最基

28、本發(fā)光單元是分子、原子自發(fā)輻射自發(fā)輻射 發(fā)光的間隙性發(fā)光的間隙性 發(fā)光的隨機(jī)性發(fā)光的隨機(jī)性43濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-2普通光源所發(fā)的光是由大量的光波列組成的，每一普通光源所發(fā)的光是由大量的光波列組成的，每一個光波列都是線偏振的，光矢量的振動方向是隨機(jī)個光波列都是線偏振的，光矢量的振動方向是隨機(jī)的，兩列光之間的位相差也是隨機(jī)的。的，兩列光之間的位相差也是隨機(jī)的。大量光波列對于光的大量光波列對于光的傳播方向形成軸對稱，傳播方向形成軸對稱，具有這樣特點(diǎn)的光，具有這樣特點(diǎn)的光，稱為稱為自然光自然光沒有優(yōu)勢方向沒有優(yōu)勢方向（圓模型）（圓模型）44濟(jì)南大學(xué)物

29、理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-2自然光的自然光的圓模型圓模型：自然光是由大量的振動方向：自然光是由大量的振動方向和相位都隨機(jī)變化的波列組成。而且任意方向和相位都隨機(jī)變化的波列組成。而且任意方向的振動都不會比其他方向占優(yōu)勢。的振動都不會比其他方向占優(yōu)勢。一束自然光可分解為兩束振動方向相一束自然光可分解為兩束振動方向相互垂直的、互垂直的、等幅的等幅的、不相干不相干的線偏振的線偏振光。光。yxEEyxyxIIIII22稱為自然光的稱為自然光的正交模型正交模型自然光的分解自然光的分解（正交模型）（正交模型）45濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄202

30、2-3-2自然光的表示法自然光的表示法：自然光自然光與與圓偏光圓偏光的區(qū)別：都可認(rèn)的區(qū)別：都可認(rèn)為是兩束振動方向?yàn)槭莾墒駝臃较蛳嗷ゴ怪钡?、等幅的、線偏振光的合成。組成自然相互垂直的、等幅的、線偏振光的合成。組成自然光的兩束光，無固定相位關(guān)系，而組成圓偏光的兩光的兩束光，無固定相位關(guān)系，而組成圓偏光的兩束光，有固定的相位關(guān)系：束光，有固定的相位關(guān)系：即即=/2。46濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-22.4.3 部分偏振光及偏振度部分偏振光及偏振度一、部分偏振光一、部分偏振光部分偏振光部分偏振光自然光與偏振光的混合光。自然光與偏振光的混合光。部分偏振光分為：部分偏振光分為：部分線偏振光、部分圓偏振光、部分線偏振光、部分圓偏振光、 部部分橢圓偏振光。分橢圓偏振光。主要討論部分線主要討論部分線偏振光：偏振光：線圓模型線圓模型1線圓模型線圓模型2橢圓型橢圓型147濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院濟(jì)南大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)課件目錄光學(xué)課件目錄2022-3-2總光強(qiáng)：總光強(qiáng)：lnIII線偏光光強(qiáng)。線偏光光強(qiáng)。自然光光強(qiáng)；自然光光強(qiáng)；lnII 部分偏振光有部分偏振光有三種模型：三種模型：1、線圓型：、線圓型：自然光與自然光與線偏光組合而成。線偏光組合而成。48濟(jì)南大