1
一、偏振光的变换 (Polarized light’s transform)
第七节 偏振光的变换和测定
1、椭圆偏振光和圆偏振光的获得方法：采用起偏器和?/4波片从自然光中获得自然光线偏光
Quarter-wave plate
1/4波片
x(快轴 )
y
椭圆偏振光45o
圆偏振光?=45o
起偏器
Polarizer
x
y 透光轴0o
90o?
2
偏振光的产生与变换变换前变换后自然光线偏光圆偏光椭圆偏光线偏光 圆偏光 椭圆偏光
*****
*****
*****
先通过一个起偏器,再通过一个快 （ 慢 ） 轴与起偏器成?45度的 1/4波片先通过一个起偏器,再通过一个快 （ 慢 ） 轴与起偏器不成?45度或 0度的 1/4
波片
？
？？
？？
？？
通过起偏器通过一个快 （ 慢 ） 轴与起偏器成?45度的 1/4波片通过一快 （ 慢 ） 轴与起偏器不成?45度或 0度的
1/4波片通过一个 1/4波片先通过一个 1/4波片变为线偏光,再通过一快 （
慢 ） 轴与起偏器不成?45
度或 0度的 1/4波片通过一快 （ 慢 ） 轴与椭圆的长 （ 短 ） 轴一致的
1/4波片先通过一个 1/4波片变为线偏光,再通过一快 （
慢 ） 轴与线偏光成?45度的 1/4波片
3
2,偏振光的检验检偏器线偏振光自然光圆偏振光部分圆偏光椭圆偏振光部分线偏光部分椭圆偏光光强变化，
但不消光。
光强变化，且有消光位置无光强变化
OK
复习：光的偏振性质
（ 用实验方法来鉴别光的偏振性质 ）
4
椭圆偏振光部分线偏光部分椭圆偏光检偏器1/4波片自然光圆偏振光部分圆偏光无强度变化有强度变化和消光位置有强度变化无消光位置检偏器1/4波片
OK
波片快轴与光强最大的方向重合有强度变化和消光位置无消光位置,光强无变化无消光位置,光强有变化
5
偏振光的检验方法：利用位相延迟器和偏振器入射光检偏器
，
旋转检偏器无光强变化有光强变化检偏器前加 1/4 波片并旋转检偏器无光强变化有光强变化有消光有光强变化无消光自然光圆偏振光部分圆偏振光检 偏 器 前 加
1/4 波片 使波片 光 轴 与 最大 光 强 平 行
,并 旋 转 检偏器有消光无消光椭圆偏振光光强无变化光强有变化部分线偏振光部分椭圆偏振光有消光无消光线偏振光
6
二、偏振光的测定
1、线偏振光的测定含义：确定是否是线偏振光；
测定线偏振光的振动方向。
出发点：马吕斯定律半影式检偏器：用以提高检偏器方位的定位精度。
7
半影式检偏器工作原理
)'(s in
)'(s in
22
22
22
11
OHI
OHI
＝
＝
波片快轴
x
y
O
A
P1
’
P2
’
H1
H2
原理波片慢轴入射线偏光检偏器透光轴入射光
H A2
结构：
A1
8
2、椭圆偏振光的测定含义：用实验方法测定表示偏振状态的参量（指定坐标系中的方位角?、椭圆度 tg?和旋向；或直角坐标系下两偏振光振幅比 和位相差?。）y
x
x’
y’ C2
O
A1
A2
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方法：采用 1/4波片和检偏器 (Analyser)的方法。
步骤,1）首先用检偏器测定椭圆长轴的方位角?和椭圆度 tg?
2）用 1/4波片和检偏器测定椭圆偏光的旋向。
1）设 x’oy’坐标系中椭圆的琼斯矩阵为
x
x’
y’ C2
O
A1
A2
2
1
iA
AE
入检偏器透光轴与 x’轴夹角是?，其琼斯矩阵为：
2
2
s i n,2s i n
2
1
2s i n
2
1
,c o s
＝G
10
2
2
1
2
2
1
2
1
2
2
s i n2s i n
2
2s i n
2
1
c o s
s i n,2s i n
2
1
2s i n
2
1
,c o s
iA
A
AA
iA
A
GEE
＝入出出射光的强度 (Intensity)为：
2222221
2
2
2
1
2
2
2
1
c o s
s in2s in
2
2s in
2
1
c o s)(
AAA
iA
A
AAI
由此可找出光强最大的位置，从而确定长轴与预定的 x轴之间的夹角和椭圆度 tg? =A2/A1。
11
2）将 1/4波片快轴与已找到的椭圆长轴方向一致
x
x’
y’ C2
O
A1
A2
若入射椭圆偏光为左旋时：
出入 则 2
出射光在二、四象限。
若入射椭圆偏光为右旋时：
02 出入 则
出射光在一、三象限 (Quadrant)。
这样即可判断椭圆偏光的旋向。
12
思考题
若想使一束线偏振光的振动方向旋转，
可以采用什么方法？简单说明理由。
设计一个区分椭圆偏振光和部分椭圆偏振光的实验方法，并加以简单说明。
下一节
一、偏振光的变换 (Polarized light’s transform)
第七节 偏振光的变换和测定
1、椭圆偏振光和圆偏振光的获得方法：采用起偏器和?/4波片从自然光中获得自然光线偏光
Quarter-wave plate
1/4波片
x(快轴 )
y
椭圆偏振光45o
圆偏振光?=45o
起偏器
Polarizer
x
y 透光轴0o
90o?
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偏振光的产生与变换变换前变换后自然光线偏光圆偏光椭圆偏光线偏光 圆偏光 椭圆偏光
*****
*****
*****
先通过一个起偏器,再通过一个快 （ 慢 ） 轴与起偏器成?45度的 1/4波片先通过一个起偏器,再通过一个快 （ 慢 ） 轴与起偏器不成?45度或 0度的 1/4
波片
？
？？
？？
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通过起偏器通过一个快 （ 慢 ） 轴与起偏器成?45度的 1/4波片通过一快 （ 慢 ） 轴与起偏器不成?45度或 0度的
1/4波片通过一个 1/4波片先通过一个 1/4波片变为线偏光,再通过一快 （
慢 ） 轴与起偏器不成?45
度或 0度的 1/4波片通过一快 （ 慢 ） 轴与椭圆的长 （ 短 ） 轴一致的
1/4波片先通过一个 1/4波片变为线偏光,再通过一快 （
慢 ） 轴与线偏光成?45度的 1/4波片
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2,偏振光的检验检偏器线偏振光自然光圆偏振光部分圆偏光椭圆偏振光部分线偏光部分椭圆偏光光强变化，
但不消光。
光强变化，且有消光位置无光强变化
OK
复习：光的偏振性质
（ 用实验方法来鉴别光的偏振性质 ）
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椭圆偏振光部分线偏光部分椭圆偏光检偏器1/4波片自然光圆偏振光部分圆偏光无强度变化有强度变化和消光位置有强度变化无消光位置检偏器1/4波片
OK
波片快轴与光强最大的方向重合有强度变化和消光位置无消光位置,光强无变化无消光位置,光强有变化
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偏振光的检验方法：利用位相延迟器和偏振器入射光检偏器
，
旋转检偏器无光强变化有光强变化检偏器前加 1/4 波片并旋转检偏器无光强变化有光强变化有消光有光强变化无消光自然光圆偏振光部分圆偏振光检 偏 器 前 加
1/4 波片 使波片 光 轴 与 最大 光 强 平 行
,并 旋 转 检偏器有消光无消光椭圆偏振光光强无变化光强有变化部分线偏振光部分椭圆偏振光有消光无消光线偏振光
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二、偏振光的测定
1、线偏振光的测定含义：确定是否是线偏振光；
测定线偏振光的振动方向。
出发点：马吕斯定律半影式检偏器：用以提高检偏器方位的定位精度。
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半影式检偏器工作原理
)'(s in
)'(s in
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OHI
OHI
＝
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波片快轴
x
y
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’
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H1
H2
原理波片慢轴入射线偏光检偏器透光轴入射光
H A2
结构：
A1
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2、椭圆偏振光的测定含义：用实验方法测定表示偏振状态的参量（指定坐标系中的方位角?、椭圆度 tg?和旋向；或直角坐标系下两偏振光振幅比 和位相差?。）y
x
x’
y’ C2
O
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方法：采用 1/4波片和检偏器 (Analyser)的方法。
步骤,1）首先用检偏器测定椭圆长轴的方位角?和椭圆度 tg?
2）用 1/4波片和检偏器测定椭圆偏光的旋向。
1）设 x’oy’坐标系中椭圆的琼斯矩阵为
x
x’
y’ C2
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A1
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入检偏器透光轴与 x’轴夹角是?，其琼斯矩阵为：
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由此可找出光强最大的位置，从而确定长轴与预定的 x轴之间的夹角和椭圆度 tg? =A2/A1。
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2）将 1/4波片快轴与已找到的椭圆长轴方向一致
x
x’
y’ C2
O
A1
A2
若入射椭圆偏光为左旋时：
出入 则 2
出射光在二、四象限。
若入射椭圆偏光为右旋时：
02 出入 则
出射光在一、三象限 (Quadrant)。
这样即可判断椭圆偏光的旋向。
12
思考题
若想使一束线偏振光的振动方向旋转，
可以采用什么方法？简单说明理由。
设计一个区分椭圆偏振光和部分椭圆偏振光的实验方法，并加以简单说明。
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