Phương pháp ma trận trong Quang học về sự phân cực TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN BỘ MÔN VẬT LÝ ỨNG DỤNG SEMINAR MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG TRONG QUANG – QUANG PHỔ GVHD: TS.. ÁNH
Trang 1Phương pháp ma trận trong Quang học về sự phân cực
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
BỘ MÔN VẬT LÝ ỨNG DỤNG
SEMINAR MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG TRONG QUANG – QUANG PHỔ
GVHD: TS LÊ VŨ TUẤN HÙNG HVTH: PHAN TRUNG VĨNH
HUỲNH MINH TRÍ
Trang 21 ÁNH SÁNG PHÂN CỰC
Vector cường độ điện trường
E dao động theo mọi phương.
Giải thích:
nguyên tử
Trang 3Ánh sáng tự nhiên
không phân cực
Môi trường bất đẳng hướng
về mặt quang học
Ánh sáng phân cực
Ánh sáng có vector cường
độ điện trường chỉ dao động theo một phương xác định gọi là ánh sáng phân cực thẳng hay ánh sáng phân cực toàn phần
Mặt phẳng dao động
(Mặt phẳng truyền -
Pass Plane)
Mặt phẳng phân cực
(Polarization Plane)
Ánh sáng phân cực một phần (Partially Polarized Light) có vector cường độ điện trường dao động theo mọi phương nhưng
có phương dao động mạnh, có phương dao động yếu
Trang 42 SỬ DỤNG CỘT STOKES VÀ MA TRẬN MUELLER
Trạng thái phân cực của một chùm sáng lan truyền được đặc
trưng bởi cột Stokes (Ma trận 4x1):
V
U
Q
I
S
Trong đó:
I = A 2
Q = A 2 cos2θ = Icđcos2θ
U = A 2 sin2θcosΔ = Icđsin2θcosΔ
V = Icđsin2θsinΔ
Với:
A = (H 2 + K 2 ) 1/2 : biên độ của vector cường độ điện trường
Icđ = A 2 : cường độ của chùm sáng
θ: góc hợp giữa mặt phẳng dao động (hay mp truyền) & trục x
Δ = φy - φx
Khảo sát một sóng phẳng tần số góc ω lan truyền với vận tốc c theo hướng trục Oz Biểu thức vector cường độ điện trường theo
phương x và phương y:
y y
x x
c
z t K
E
c
z t H
E
cos
cos
Với:
H, K: biên độ của vector cường độ điện trường theo phương x, y
φ x , φ y : độ lệch pha của
điện trường theo phương
x, y
Ánh sáng không phân cực
0 0 0
I S
Trang 5Gọi I1, Q1, U1, V1 là các thông số Stokes của chùm tia trước khi đi vào thiết bị quang học và I2, Q2, U2, V2 là các thông số Stokes của chùm tia sau khi rời khỏi thiết bị, chúng
ta có hệ phương trình liên hệ như sau:
I2 = M11 I1 + M12 Q1 + M13 U1 + M14 V1
Q2 = M21 I1 + M22 Q1 + M23 U1 + M24 V1
U2 = M31 I1 + M32 Q1 + M33 U1 + M34 V1
V2 = M41 I1 + M42 Q1 + M43 U1 + M44 V1
Biểu diễn dưới dạng ma trận:
1 1 1 1
44 43
42 41
34 33
32 31
24 23
22 21
14 13
12 11
2
2
2
2
V U Q I
M M
M M
M M
M M
M M
M M
M M
M M
V
U
Q
I
M
Ma trận M (4x4) được gọi là ma trận Mueller, là đặc trưng cho từng thiết
bị quang học
Trang 6Bảng 3: (Trang 126) Ma trận Mueller cho kính phân cực tuyến tính lý tưởng,
kính cản tuyến tính (retarder), sự quay của trục và kính cản
TYPE OF DEVICE
Ideal linear polarizer at angle θ
Quarter-wave linear retarder
with fast axis at angle θ
Half-wave linear retarder
with fast axis at angle θ
Linear retarder with retardation
δ and with fast axis at angle θ
sin
cos
; 0
1 0
1 0
0 0
0 1
4 cos
; 1 0
0 0
0 0
0 0
0 0
0 1
0 0
0 0
0 0
0 1
2 sin
2 cos
; 0 0
0 0
0 0
0 1
2 1
2 2
2
2 2
2 2 2
2
2 2
2
2 2
2 2
4
4 4
4
4 4
2 2
2
2 2 2
2
2 2
2
2 2
2
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2 2
2 2
C S
C C
S S
C
S S
C S
C
s S
C C
S
S C
C S
C S
S C
S S
C C
S
C S
S C S
S C C
C
S C
