当两个频率相同,振动方向相垂直的单色波相叠加时,产生的就是偏振(polarization)光。
从偏振性的角度来说,光可以分为自然光、部分偏振光和偏振光(包括线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光).
自然光是大量的不同振动方向的彼此无关的无优势振动方向取向的线偏振光的集合.自然光相对于传播方向呈轴对称性.普通光源发的光都是自然光,如阳光、烛光、钠灯光等.示意图如上图所示.太阳或灯泡所发出的光波,其方向很多,可能是水平的,竖直的,对角线的。
部分偏振光是相对于传播方向就不呈轴对称性而是有一个优越的振动方向.自然光经过反射或折射一般变成部分偏振光,自然光经过散射一般也会变成夥制振光.示意图如上图所示.
偏振光则不显得那样杂乱无章,而是可以写出解析式的光.示意图如上图所示.
太阳光等自然光和白炽灯发的光一般是非偏振光,偏振态和相位差随机变狻:芏嗉す馐瞧振光,电场振荡方向稳定,并且X和Y两个分量的相位差固定。LED或SLED等光源只能发射部分偏振光。
1. 光的电磁本质
整个电磁波所跨波长范围几乎有20个量级,光只是其饧窄的一部分,而偏振分析和测量在350 nm到2.5 μm之间是相对容易执行的。
偏振测量主要范围:350 nm到2.5 μm
光可看作电磁波,振荡方向垂直于传播方向,电磁矢量都可分解为X和Y分量,因为电场和磁场互相垂直且传播方向一致,只考虑电场矢量就可确定光的偏振,因为偏振通过电场在时间和空间的振荡方向来描述。传播因子对于X和Y分量是相同的,因此可以从电场矢量中消掉,只留下相位差因子。
波动的特征:
波,振动的传播。振动在空间的传播形成 物理量在空间的分布,形成波场。
==》光波中包含有电场矢量和磁场矢量,从波的传输特性来看,它们处于同样的地位,但是从光与介质的相互作用来看,其作用不同。在通常应用的情况下,磁场的作用远比电场瘢甚至不起作用。因此,通常把光波中的电场矢量称为光矢量,把电场E的振动称为光振动,在讨论光的波动特性时,只考虑电场矢量E即可。
注:光的传播形态分类
根据传播方向上有无电场分量或磁场分量,可分为如下三类,任何光都可以这三种波的合成形式表示出来。
TEM波:在传播方向上没有电场和磁场分量,称为横电磁波。
TE波:在传播方向上有磁场分量但サ绯》至浚称为横电波。
TM波:在传播方向上有电场分量而无磁场分量,称为横磁波。
注:横波和纵波分别指的是:
波的振动方向与传播方向垂直的波称为横波,电磁波就是横波;
波的振动方向和传播方向一致的波叫做纵波,如声波
波动的最基本特征是具有周期性。
==》光波场具有时间和空间两重周期性。
2. 偏振相关定义和表示方法
椭圆偏振是最基本的偏振态。此时两个电场分量具有不等于π/2整数倍的相位差,但振幅可以相同,也可以不同。如果朝光束观测平面(相当于固定z坐标)看,随时间变化的电场矢量将画n一个椭圆。
第一种特殊情况是线偏振。此时两个n场分量没有相位差,电场矢量在同一个平面中振荡,并在观测平面中画出一段直线。如果两个分量的振幅相同,这就是下图所示的45度线偏振。
第二种特殊情况是圆偏振。此时两个电场分量具有90度相位差和相同的振幅,电场矢量在观测平面中画出一个圆。
三种偏振图示汇总: