偏振光基础原理

偏振光基础原理11/23/2022张文凯2011.11.24光的电磁学基础光的偏振11/23/2022光的电磁学基础Maxwell方程组电磁波的传播光波与电磁波11/23/20221.Maxwell方程组1.1Maxwell詹姆斯·克拉克·麦克斯韦，英国物理学家、数学家。科学史上，称牛顿把天上和地上的运动规律统一起来，是实现第一次大综合，麦克斯韦把电、光统一起来，是实现第二次大综合，因此应与牛顿齐名。1873年出版的《论电和磁》，也被尊为继牛顿《自然哲学的数学原理》之后的一部最重要的物理学经典。没有电磁学就没有现代电工学，也就不可能有现代文明。11/23/2022JamesClerkMaxwell1831-18791.2Maxwell方程组11/23/2022

2.电磁波传播由Maxwell方程我们可以知道电磁波是电磁场的一种运动形态。电与磁可说是一体两面，电流会产生磁场，变动的磁场则会产生电流。变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场，这就是电磁场，而变化的电磁场在空间的传播形成了电磁波。电磁波为横波。电磁波的磁场、电场及其行进方向三者互相垂直。振幅沿传播方向的垂直方向作周期性交变。11/23/2022v0HE图1.1电磁波传播

11/23/20223.光波与电磁波

光矢量从波动光学的观点看，光是极高频的电磁波。通常所说的光扰动或光振动是指光的电场强度E和磁场强度B。由于光许多方面的效应主要通过其电场的作用表现出来，所以常把光波的电场强度E（矢量）成为光矢量。光的振动可简单理解为随时间变化和空间变化的光矢量。

光是横波

由于光波属于电磁波，光矢量振动方向与传播方向垂直，因此光是一种横波。

11/23/2022图1.2横波振动与传播方向垂直光的偏振偏振现象相干偏振非相干偏振11/23/20221.偏振现象1.1什么是偏振定义：偏振是指波在与传播方向垂直的某些方向上振动较强，而另一些方向（通常是垂直方向）则较弱甚至没有振动的现象。1.2光波具有偏振性光波是横波，在与光传播方向相垂直的方向上光矢量的振动强度存在不均匀现象。所以光波具有偏振性。最常见的偏振光有五种自然光、部分偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光、线偏振光。11/23/2022图2.1马吕斯

11/23/2022图2.2线偏振

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11/23/2022(2.6)(2.5)(2.7)

11/23/2022(2.8)(2.9)(2.10)

11/23/2022(2.11)

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2.2不相干偏振当偏振光的X，Y分量相位有固定关系时，合成的光矢量为线偏振，圆偏振及椭圆偏振。当相位无固定关系时，合成的光矢量为自然光和部分偏振光（1）自然光一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直的、等幅的、无固定相位关系的线偏振光。11/23/2022没有优势方向自然光的分解（2）部分偏振光部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直的、不等幅的、无固定相位关系的线偏振光。11/23/2022部分偏振光的分解部分偏振光补充什么是偏振定义：偏振是指波在与传播方向垂直的某些方向上振动较强，而另一些方向（通常是垂直方向）则较弱甚至没有振动的现象。光是怎么样产生的？11/23/2022怎么理解？？光的波粒二象性光既是一种粒子，也是一种波。在不同的条件下表现出不同的特性。光具有波粒二象性。光的产生电子在不同能级之间的跃迁会产生不同频率的光，每次都是一份份的发出的。称为光量子。因此，初始状态的每份光振动方向不同，是随机分布的。可利用不同的光源产生不同状态的光。11/23/2022爱因斯坦光量子发射示意图电子跃迁22正交分解：一对互相垂直，互相独立，振幅相等的光振动无固定相位差,所以是非相干叠加xyu一束光包含大量独立的光波列，每个波列的光矢量振动（变化）方向各异，由于是矢量，我们总可以把这些矢量分解到任意两个相互正交方向上再进行合成。这就是光的正交分解。这样处理后得到的自然光就携带了两个相互正交的合成光振动。由于均匀，这两个合成光振动度强度相同。光的产生机制统计特性自然光：在垂直于光传播方向的平面上，光矢量在各个可能方向上的取向是均匀的，光矢量的大小、方向具有无规律性变化，这种光称为自然光，也称为完全非偏振。

11/23/2022..............电灯太阳部分偏振光：光波包含一切可能方向的横振动，但