《高职高专物理》第十章 光的波动理论及应用（10.11）反射光和折射光的偏振

§1011反射光和折射光的偏振 、反射光和折射光的偏振 线偏振光 反射和折射时光的偏振 当自然光在介质表面反射、折射时,偏振度要发生变化。其反射光是部分偏 振光,反射光垂直入射面的分量垂直分量)比例大(·多|少):折射光也是部分 偏振光,平行入射面的分量(平行分量)比例大(多·少)。 随着入射角i变化,反射光、折射光的偏振度也变。 布儒斯特定律( Brewster law) 1布儒斯特角 设:入射角为i0,折射角为n,若有i+m=90(反射光与入射光垂直),则: 反射光是垂直于入射面的完全偏振光,折射光是平行于入射面的部分偏振光。 即当i=io时,反射光是线偏振光(只有垂直分量)。 称i为布儒斯特角( Brewster angle)或起偏角( polarizing angle)。 2布儒斯特定律 若+m=900折射线⊥反射线 则 cosio=cos(s sin 由折射定律可知 lo iglo=n2

1 §10.11 反射光和折射光的偏振 一、反射光和折射光的偏振 当自然光在介质表面反射、折射时，偏振度要发生变化。其反射光是部分偏 振光，反射光垂直入射面的分量垂直分量)比例大(·多 | 少)：折射光也是部分 偏振光，平行入射面的分量(平行分量)比例大( | 多·少)。 随着入射角 i 变化，反射光、折射光的偏振度也变。 二、布儒斯特定律( Brewster Law) 1 布儒斯特角 设：入射角为 i0,折射角为 r0，若有 i0＋r0＝900（反射光与入射光垂直），则： 反射光是垂直于入射面的完全偏振光，折射光是平行于入射面的部分偏振光。 即当 i = i0 时，反射光是线偏振光(只有垂直分量)。 称 i0 为布儒斯特角(Brewster angle)或起偏角(polarizing angle)。 2 布儒斯特定律 若 i0＋r0＝900 折射线 ⊥ 反射线 则 由折射定律可知 · · · · · · · · · · n1 n2 i i r · · · · · · · · · · n1 n2 i0 i0 r0 线偏振光 反射和折射时光的偏振 ( ) 0 0 0 0 cos cos 90 sin i = − =   2 0 1 0 0 21 0 0 21 sin sin sin cos n i n i n i tgi n  = = =

n21是2介质对于1介质的相对折射率 例n1=1.00空气),m=1.50(玻璃)。 空气→玻璃 io=tg1(150/1.00)=56°18 玻璃→空气 i'o=tg(1.00/1.50)=33°42 两角互余 满足布儒斯特定律时,折射光仍为部分偏振光(平行分量多,垂直分量少) 此时,平行分量(|)全部折射,垂直分量(·)有反射有折射 思考:(1)如何测量不透明介质的折射率? (2)在拍摄玻璃窗内的物体时,如何去掉反射光的干扰? 用玻璃片堆起偏 (接近线偏振光) 用玻璃片堆起偏 玻璃片上表面反射,入射角是布儒斯特角(由空气→玻璃) 玻璃片下表面反射,入射角也是布儒斯特角(由玻璃→空气) 每反射一次,垂直振动(S)将反射掉一批,折射光中的垂直(S)振动将逐渐减少

2 是 2 介质对于 1 介质的相对折射率。 例 n1=1.00(空气)，n2=1.50(玻璃)。 空气→玻璃 i0 = tg-1 (1.50/1.00) = 5618 玻璃→空气 i 0 = tg-1 (1.00/1.50) = 3342 两角互余 满足布儒斯特定律时，折射光仍为部分偏振光( 平行分量多，垂直分量少)。 此时，平行分量( | )全部折射，垂直分量(·)有反射有折射。 思考：(1)如何测量不透明介质的折射率？ (2)在拍摄玻璃窗内的物体时，如何去掉反射光的干扰？ 三、用玻璃片堆起偏 玻璃片上表面反射，入射角是布儒斯特角(由空气→玻璃)； 玻璃片下表面反射，入射角也是布儒斯特角(由玻璃→空气)。 每反射一次，垂直振动(S)将反射掉一批，折射光中的垂直(S)振动将逐渐减少， ·· ·· ·· · · · · · · i0 (接近线偏振光) 用玻璃片堆起偏 21 n

经多片玻璃片反射,折射光接近为只含平行分量的线偏振光(只含振动)。 实例:外腔式激光管加装布儒斯特窗,可使出射光为线偏振光,并减少反射损失。 LOLOIOIOIOIO 激光输出 布儒斯特窗 外腔式激光器的布儒斯特窗 实例:立体电影原理 四、其它的起偏方式 1双折射法: 晶体是各向异性媒质,双折射晶体内原子按一定规律排列,使晶体在不同方向上, 结构不同,性质不同,对光学而言,即光的传播速度各向异性。如由方解石制 作的尼科尔棱镜。 2晶体的二向色性 某些晶体对o光和e光的吸收有很大差异,这叫晶体的二向色性( dichroism)如 电气石对o光有强烈吸收,对e光吸收很弱,用它可产生线偏振光:

3 经多片玻璃片反射，折射光接近为只含平行分量的线偏振光(只含| 振动)。 实例：外腔式激光管加装布儒斯特窗，可使出射光为线偏振光，并减少反射损失。 实例：立体电影原理 四、其它的起偏方式 1 双折射法： 晶体是各向异性媒质，双折射晶体内原子按一定规律排列，使晶体在不同方向上， 结构不同，性质不同 ，对光学而言，即光的传播速度各向异性。如由方解石制 作的尼科尔棱镜。 2 晶体的二向色性 某些晶体对 o 光和 e 光的吸收有很大差异，这叫晶体的二向色性(dichroism)。如 电气石对 o 光有强烈吸收，对 e 光吸收很弱，用它可产生线偏振光： 外腔式激光器的布儒斯特窗 ······ · · i0 i0 · · 激光输出 M1 布儒斯特窗 M2 i0 i0