计算振光通过一个或几个偏振元件后的偏振态偏振光??Ex?通过一个偏振元件后,其偏振态??Ey??Ex'??Ex'??Ex?变为?与??的关系可以用一个2×2的矩阵来表示: ?,???Ey'??Ey'??Ey??Ex'??J11?Ey'?=?J???21J12?J22???Ex??Ey?=J???Ex??Ey? (25) ??若偏振光??Ex?依次通过几个偏振元件,它们的琼斯矩阵分别为Ji(i?1,2,??n),则从第??Ey?几个偏振元件出射的光的琼斯矢量显然为
?Ex'???=JJn?1??J2J1?Ey'??Ex? ?Ey? (26)
??5讨论:设有一束自然光通过起偏器后变为线偏振光,并沿
Z方向传播,u轴与x轴夹角为?,其偏振方向平行x轴,垂直入射到线偏振器
表面上,根据琼斯矩阵:
sin?cos???cos2?[M]p??? 2sin?cos?sin??? (27)
??可以看成为两列光???Ex2?Ex1?则偏振光??通过起偏器,出来的偏振光?E??Ey1??y2sin?cos???Ex1??cos2???与[M]p??? 2Eysin?cos?sin????1? 的叠加
则
?Ex2?E??y2??cos2?sin?cos???=?? 2sin?cos?sin?????
?Ex1??? ?Ey1?
=
?10??Ex1??00??E? ???y1?
6
将出来的偏振光
?Ex1???再次通过平行于第一个偏振器的偏?Ey1??Ex3?振器件,则出来的偏振光??
?Ey3?
?Ex2可以看作为偏振光?E??y2??与??sin?cos???cos2?[M]p???的叠加 2sin?cos?sin???sin?cos???Ex3??cos2??Ey3?=??2sin?cos?sin??????Ex2?E??y2?? ??
?10??10??Ex1???????? ?00??00??Ey1??10??Ex1?????? (28) ?00??Ey1?如果我们把第三个偏振器转过450,则从偏振器出来的偏振光??Ex?,可以着成是两列波 ??Ey??Ex2??E?与[M]p的叠加 ?y2?'?Ex3??cos2?sin?cos???Ex2? ?'?????2?2Eysin?cos?sin????????Ey???3??
?11??22??10??Ex1? =??????11???00??Ey1???22???Ex2?E??y2?? ??1?10??Ex1? =??? (29)
2?10??Ey1???E11??x3?如果我们将第三个偏振器件转过120°,则从偏振器出来偏振光?? 可以看成为波
11?Ey3??? 7
??Ex2??cos2?sin?cos??1?13???Ey2?与?????sin?cos?sin2?????4??? ?33???E11?x3?则???cos2?sin???Ex2??E11????cos?sin2???? ?y3???sin??Ey2? =1?13??4????33???10??Ex1??00????Ey?
1? 1?4?10?0???Ex1??? ?3??Ey1我们将从第三个偏振器出来的偏振光,再次通过?4的波片 当波片u和x轴夹角2为00时:
??Ex4?可以看作是两例波??Ey??Ex3??Ey?与 4?3???cos2??sin2M????exp(j?)sin?cos?[1?exp(j?)]???sin?cos?[1?exp(j?)]sin2??cos2?exp(j?)??=???10??oj??的叠加。 则??Ex4??10??10??Ey???oj????00????Ex1??Ey? 4??1????10???0 0?? ?Ex1??Ey? 1???Ex4??Ex3o??Ey?可以看作是波??4??Ey?与?M???13???0 j?的叠加。 ?则:??Ex4??10??Ey???4??0j????Ex3??Ey? 3? ?1?10?2??j0????Ex1??Ey?? 1??Ex4??10??Ex3??Ey???0j????Ey? 4??3? =1?4?11??Ex1? ??3j0?????Ey? 1?
8
30)31) (
( 当波片u轴和x轴夹角2为45时。
○
?j??Ex3??Ex4??11可以看作出波与 的叠加。 ??M?(1?j)?Ey??Ey???2?4??3???j1??Ex4?1?1?j??Ex3?则???(1?j)??j1??Ey?
Ey??3???4?2?1?30?1 =(1?j)? (32) ?8??3?j0?6结束语:在光学中运用矩阵方法,可以使某些繁琐的光学问题更加简洁,并便于用电子计算来进行运算。这种方法日益得到了大家的重视,我们用一系列的矩阵方法来描述偏振态并用它来描述偏阵器器件的物理特性。我们通过一系列的矩阵运算就可以推断出偏阵光由偏阵器件构成的光学系统后出射的偏阵态。用矩阵来描述偏阵是一种殊而有十分简单的方法,让我们能跟好地运用偏阵光又迈进了一步。
参考文献
廖延彪 偏振光学,科学出版社
范少卿、郭富晶物理光学 北京理工大学出版社: 廖延彪、物理光学 电子工业出版社 姚启钧、光学教程 高等教育出版社 大学物理,2004年5月,《关于椭圆偏捺我与圆偏振光的实验验证》 大学物理 2005年1月,《偏振器的物理意义及圆偏振器的Jones矩阵》 大学物理 2004年1月,《关于圆偏振器》 物理学报 1991年2月,《消光法则测定波片的相移》
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