光是一种电磁波，其电场和磁场的振动方向相互垂直，而我们把电场的振动方向定义为光的偏振方向。偏振可分为线偏振、圆偏振和椭圆偏振。

电场方向定义偏振方向

对于线偏振光，电场始终沿一个特定的方向振动。在下面第一个动态图中，如果取Z轴上的某一点，就是红线的位置，可发现电场一直沿Y轴振动，所以这是Y方向的线偏振光。线偏振光可分解成两个正交偏振分量。它们的振幅可能不同，但相位差为0或180度。

对于圆偏振光，电场的振动轨迹可追溯出一个圆。在下面第二个动态图中，如果面向光源看去，Z轴上某个点上的电场一直以顺时针旋转，所以这是右旋圆偏振光；反之为左旋圆偏振光。圆偏振光也能分解成两个正交分量。它们的振幅相同，而且相位差为90或-90度，分别对应于右旋或左旋。

对于椭圆偏振，电场的振动轨迹是一个椭圆，方向定义和圆偏振相同。两个正交偏振分量的振幅不一定相等，相位差也不一定是特殊角度。

线偏振

圆偏振

椭圆偏振

偏振态有两种图形表示方法。

平面表示法：在二维直角坐标系下画一个椭圆，并人为规定它是右旋的。椭圆长轴和x轴的夹角ψ叫做方位角，而椭圆度χ取决于短轴和长轴之比。

邦加球：对于绿色箭头所示的偏振矢量，它与赤道平面的夹角等于2χ，而它在赤道平面的投影与S₁轴的夹角等于2ψ。

偏振椭圆

邦加球

对于线偏振和圆偏振：

• 椭圆度χ = 0度时，椭圆变成一条线，对应于邦加球的赤道。方位角ψ从0到180度的变化相当于绕赤道旋转一圈。因此，邦加球的赤道表示不同方向的线偏振。

• 椭圆度χ = ±45度时，椭圆变成右旋或左旋的圆，对应于邦加球的北极或南极点。这就是右旋和左旋圆偏振所处的位置。

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