偏振光基礎原理2/28/2023光的電磁學基礎光的偏振2/28/2023光的電磁學基礎Maxwell方程組電磁波的傳播光波與電磁波2/28/20231.Maxwell方程組1.1Maxwell詹姆斯·克拉克·麥克斯韋，英國物理學家、數學家。科學史上，稱牛頓把天上和地上的運動規律統一起來，是實現第一次大綜合，麥克斯韋把電、光統一起來，是實現第二次大綜合，因此應與牛頓齊名。1873年出版的《論電和磁》，也被尊為繼牛頓《自然哲學的數學原理》之后的一部最重要的物理學經典。沒有電磁學就沒有現代電工學，也就不可能有現代文明。2/28/2023JamesClerkMaxwell1831-18791.2Maxwell方程組2/28/2023

2.電磁波傳播由Maxwell方程我們可以知道電磁波是電磁場的一種運動形態。電與磁可說是一體兩面，電流會產生磁場，變動的磁場則會產生電流。變化的電場和變化的磁場構成了一個不可分離的統一的場，這就是電磁場，而變化的電磁場在空間的傳播形成了電磁波。電磁波為橫波。電磁波的磁場、電場及其行進方向三者互相垂直。振幅沿傳播方向的垂直方向作周期性交變。2/28/2023v0HE圖1.1電磁波傳播

2/28/20233.光波與電磁波

光矢量從波動光學的觀點看，光是極高頻的電磁波。通常所說的光擾動或光振動是指光的電場強度E和磁場強度B。由于光許多方面的效應主要通過其電場的作用表現出來，所以常把光波的電場強度E（矢量）成為光矢量。光的振動可簡單理解為隨時間變化和空間變化的光矢量。

光是橫波

由于光波屬于電磁波，光矢量振動方向與傳播方向垂直，因此光是一種橫波。

2/28/2023圖1.2橫波振動與傳播方向垂直光的偏振偏振現象相干偏振非相干偏振2/28/20231.偏振現象1.1什么是偏振定義：偏振是指波在與傳播方向垂直的某些方向上振動較強，而另一些方向（通常是垂直方向）則較弱甚至沒有振動的現象。1.2光波具有偏振性光波是橫波，在與光傳播方向相垂直的方向上光矢量的振動強度存在不均勻現象。所以光波具有偏振性。最常見的偏振光有五種自然光、部分偏振光、橢圓偏振光和圓偏振光、線偏振光。2/28/2023圖2.1馬呂斯

2/28/2023圖2.2線偏振

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2/28/2023(2.6)(2.5)(2.7)

2/28/2023(2.8)(2.9)(2.10)

2/28/2023(2.11)

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2.2不相干偏振當偏振光的X，Y分量相位有固定關系時，合成的光矢量為線偏振，圓偏振及橢圓偏振。當相位無固定關系時，合成的光矢量為自然光和部分偏振光（1）自然光一束自然光可分解為兩束振動方向相互垂直的、等幅的、無固定相位關系的線偏振光。2/28/2023沒有優勢方向自然光的分解（2）部分偏振光部分偏振光可分解為兩束振動方向相互垂直的、不等幅的、無固定相位關系的線偏振光。2/28/2023部分偏振光的分解部分偏振光補充什么是偏振定義：偏振是指波在與傳播方向垂直的某些方向上振動較強，而另一些方向（通常是垂直方向）則較弱甚至沒有振動的現象。光是怎么樣產生的？2/28/2023怎么理解？？光的波粒二象性光既是一種粒子，也是一種波。在不同的條件下表現出不同的特性。光具有波粒二象性。光的產生電子在不同能級之間的躍遷會產生不同頻率的光，每次都是一份份的發出的。稱為光量子。因此，初始狀態的每份光振動方向不同，是隨機分布的。可利用不同的光源產生不同狀態的光。2/28/2023愛因斯坦光量子發射示意圖電子躍遷22正交分解：一對互相垂直，互相獨立，振幅相等的光振動無固定相位差,所以是非相干疊加xyu一束光包含大量獨立的光波列，每個波列的光矢量振動（變化）方向各異，由于是矢量，我們總可以把這些矢量分解到任意兩個相互正交方向上再進行合成。這就是光的正交分解。這樣處理后得到的自然光就攜帶了兩個相互正交的合成光振動。由于均勻，這兩個合成光振動度強度相同。光的產生機制統計特性自然光：在垂直于光傳播方向的平面上，光矢量在各個可能方向上的取向是均勻的，光矢量的大小、方向具有無規律性變化，這種光稱為自然光，也稱為完全非偏振。

2/28/2023..............電燈太陽部分偏振光：光波包含一切可能方向的橫振動，但