[科普中国]-左旋光

简介

电矢量绕着传输方向匀速旋转，且电矢量大小保持不变，矢量端点轨迹为圆，就是圆偏振光，如果相位差为-π/2，即电矢量作逆时针转动，则称为左旋光。

偏振光通过某些晶体时，其振动面以光的传播方向为轴线发生旋转的现象，称为旋光现象。1

偏振/极化及其方向的判断极化在空间某一固定位置，沿波传播方向观察，电场矢量的大小和方向随时间的变化特性。

右手圆极化电场矢量顺时针旋转（判断：拇指指向传播方向，四指与电场旋转方向一致：右手定则）。

左手圆极化电场矢量反时针旋转（旋转方向与四指相反）。

左旋和右旋对着光传播的方向观察，合成电矢量是顺时针方向旋转时，偏振是右旋的，反之是左旋的 。

右手圆极化对应左旋；左手圆极化对应右旋。

当时，时，。

（1）当E沿着+Z方向传播时：

对着光传播方向看时：顺时针，右旋 ；

顺着光传播方向看时：逆时针，左手圆极化；

（2）当E沿着-Z方向传播时:：

对着光传播方向看时，逆时针，左旋 ；

顺着光传播方向看时：顺时针，右手圆极化。

举例一平面波的电场矢量是为实数，试确定它的极化性质。

令Z=0，t=0时，E(t)在+X轴上，wt=π/2时，E(t)在+Y轴上。

所以电场矢量E由+X→+Y方向旋转，又因为波沿+Z方向传播，因而该波是右手圆极化，左旋。

圆偏振光和椭圆偏振光旋转电矢量端点描出圆轨迹的光称圆偏振光，是椭圆偏振光的特殊情形。当传播方向相同，振动方向相互垂直且相位差恒定为φ=（2m±1/2）π的两平面偏振光叠加后可合成电矢量有规则变化的圆偏振光2。

电矢量的方向不变，而大小随相位改变，这种光称为完全偏振光，如果在光的传播方向上各点的电矢量在确定的平面内，这种光被称为平面偏振光，如果电矢量的端点的轨迹为一条直线，此时的平面偏振光又称为线偏振光，光的电矢量末端在垂直于传播方向的平面上描绘的轨迹为一直线的偏振光。当传播方向相同，振动方向相互垂直且相位差恒定为φ=（2m±1/2）π的两平面偏振光叠加后可合成电矢量有规则变化的圆偏振光。圆偏振光的电矢量大小保持不变，而方向随时间均匀变化。相位差为φ=（2m-1/2）π时为左旋圆偏振光，相位差为φ=（2m+1/2）π时为右旋圆偏振光。3

在我们的观察时间段中平均后，圆偏振光看上去是与自然光一样的。但是圆偏振光的偏振方向是按一定规律变化的，而自然光的偏振方向变化是随机的，没有规律的。

若圆偏振光的光矢量随时间变化是右旋的，则这种圆偏振光叫做右旋圆偏振光，反之，叫做左旋圆偏振光。若光矢量在时间上是右旋的，则在空间上一定是左旋，即“空左时右”。

设线偏振光正入射到波片上，振动方向与光轴成θ角，入射光被分成o光（沿y轴，初相位为φy），和e光（沿x轴，初相位为φx）。

o光和e光从波片出射后：有恒定的相位差，传播速度相同。

两线偏振光的波动方程为：

合成波的波动方程为：

电矢量E作周期性的运动，与有相同的周期w。

由的式子消除t得到关于的方程，即为电矢量E的矢端轨迹方程：

变换形式得到椭圆的一般方程：

结论：电矢量E的矢端轨迹为椭圆-椭圆偏振光。

边长为的矩形，椭圆与其内切：

椭圆的形状与和有关，分析几种特殊情形：

（1）或±π的整数倍：

则，此为直线方程，一三象限的对角线。

（2）的奇数倍：

此为标准椭圆方程，主轴与坐标轴重合。

若，则电矢量E的矢端轨迹为圆偏振光。

若，则

为左旋光。45

旋光仪偏振光通过某些晶体或某些物质的溶液以后，偏振光的振动面将旋转一定的角度，这种现象称为旋光现象。具有旋光性质的物质有石英、糖溶液、酒石酸溶液等。

测定旋光性物质的旋光度的仪器。通过对样品旋光度的测量，可以分析确定物质的浓度、含量及纯度等。广泛应用于制药、药检、制糖、食品、香料、味精以及化工、石油等工业生产，科研、教学部门，用于化验分析或过程质量控制。

测出的旋光率，正负表示左旋还是右旋（正为右旋，负为左旋）。