為什麼自然光可以用兩個振動方向互相垂直，振幅相等，互不相干的線偏振光來表示？

1樓：菜刀劍聖

因為xyz軸中向z軸正方向的螺旋線可以投影到xz，yz軸面上表示，所以可以分解。並沒有什麼物理意義，就是分解了之後和事實相吻合。

2樓：

你學了量子力學就很好理解了。相互垂直的線偏振是光子偏振的兩個本徵態。如果分別用（1，0）和（0，1）這兩個向量表示。

那自然光這個完全混亂偏振的光的密度矩陣是（1/2，0；0，1/2）。也就是它是兩個等振幅的，垂直線偏振光，沒有相干地疊加

3樓：dzspinoza

我說說我的看法，供參考。

問題是「為什麼自然光可以用兩個振動方向互相垂直，振幅相等，互不相干的線偏振光來表示？」，在問題中有幾個點，分別是兩個方向，相互垂直，振幅相等，不相干和線偏振光。其中在乙個方向振動只能是線偏振光，所以最後一點與第一點重合了。

1. 之所以是兩個方向，實際上是最少兩個方向。用三個，四個方向也都可以。

但最少要兩個方向。這是因為光是橫波，沒有與傳播方向平行的分量，因此三維空間除去一維，就至少需要兩個方向才能表示了。

2. 相互垂直:因為如果不垂直的兩個方向的振動疊加，並不在整個360內均勻，會有一些方向較強一些。同理，如果平均振幅不相等，也有這個問題。

3. 不相干:倘若兩個方向的振動相干，則它們有固定的相位差，這意味著它們實際上只是乙個振動方向在兩個軸上的分量。

上面這些都是現象，最好從根源上理解自然光。自然光是很多個互不相關的光源的振幅疊加而產生的。按照中心極限定理，這樣的振幅疊加的結果總振幅是高斯分布的隨機變數。

因為是這裡是振幅疊加(需注意，雖然光源是互不相關，但在這裡每個時刻仍是振幅疊加)，而每個子光源的振幅如果向量可以分解為兩個方向的振幅的向量和，則總的向量也可以這麼分解。需要注意的是，這個總振幅以及兩個方向的分振幅的幅度都一直變化的，僅僅是平均值才不變，所以說振幅相等，也是指的平均值。