2.5 反射率和透射率的偏振特性

①自然光正入射(1= 00)和掠入射界面(1 900)时，
Rs Rp , Ts =Tp
因而
Pr =Pt =0
100%
R
即反射光和折射光 仍为自然光。
50%
Rs
0% 0
B
Rn Rp
90
1
n1< n2
②自然光斜入射界面时，因 Rs 和 Rp、Ts 和 Tp 不相 等，所以反射光和折射光都变成部分偏振光。
(160)
sin(1 2 ) n1 cos 1 n2 cos 2 rs = sin(1 2 ) n1 cos 1 n2 cos 2
没有优势方向
自然光的分解
1. 偏振度

部分偏振光
部分偏振光
垂直板面的光振动较强
部分偏振光的分解
平行板面的光振动较强
完全偏振光
向 传播方
面 振 动
面对光的传播方向看
光振动垂直板面
光振动平行板面
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
线偏振光
.
. . . .
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
IM Im p IM Im (154)
1. 偏振度
IM Im p IM Im (154)
式中，IM 和 Im 分别为两个特殊（正交）方向上所对 应的最大和最小光强。 ①对于完全非偏振光，P = 0； ②对于完全偏振光，P = l； ③一般的 P 值表示部分偏振光，P 值愈接近 l，光的 偏振程度愈高。
①在完全非偏振光中，Ws Wp ； ②在部分偏振光中， Ws Wp ； ③在完全偏振光中，或 Ws 0 或 Wp 0 。
1. 偏振度
为表征光波的偏振特性，引入偏振度 P。偏振度的定 义是，在部分偏振光的总强度中完全偏振光所占的比 例，即
IL p I总 (153)
偏振度还可以表示为
Rn
(156)
1）自然光的反射、折射特性 相应的反射光偏振度为
pr I rp I rs I rp I rs = Rp Rs Rp Rs (157)
折射光的偏振度为
pt I tp I ts I tp I ts = Tp Ts Tp Ts (158)
根据前面有关反射率和折射率的讨论，在不同入射角 的情况下，自然光的反射、折射和偏振特性如下：
sin(1 2 ) n1 cos 1 n2 cos 2 rs = sin(1 2 ) n1 cos 1 n2 cos 2
tg (1 2 ) n2 cos 1 n1 cos 2 rp = tg (1 2 ) n2 cos 1 n1 cos 2
(136)
(138)
Wr R r2 Wi
n2 n1 Rn = n2 n1
2
(159)
④自然光斜入射至界面上时，反射率为
1 sin 2 (1 2 ) tan 2 (1 2 ) Rn = 2 2 2 sin (1 2 ) tan (1 2 )
B 41.8
33.7 30 60 90
-1.0
0
1
-1.0
1
n1=1.0, n2=1.5
n1=1.5, n2=1.0
1）自然光的反射、折射特性 自然光的反射率为
Wr Rn Win (155)
由于入射的自然光能量 Win Wis Wip 且 Wis Wip
Wrs Wrp Win Wrs Wrp 1 = (Rs +Rp ) 2Wis 2Wip 2
自然光
线偏振光
.
. . . .
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
线偏振光
. . . .
.
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
线偏振光
. . . .
.
检偏器
起偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
线偏振光
. . . .
.
检偏器
起偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
. . . .
.
检偏器
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
自然光
. . . .
.
检偏器
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
自然光
. . . .
.
检偏器
1. 偏振度
为便于研究，可将任意光矢量视为两个正交分量 （例如，s 分量和 p 分量）的组合，因此，任意光 波能量都可表示为
W Ws Wp
自然光
线偏振光
. . . .
.
检偏器
起偏器
两偏振片的偏振化方向相互垂直，光强为零。
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
自然光
.
. . . .
检偏器
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
自然光
.
. . . .
检偏器
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
自然光
. . . .
.
检偏器
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
2.5 反射率和透射率的偏振特性 1. 偏振度 前面讨论了平面光波控其光矢量端点的变化轨迹定义 的线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的偏振持性。
实际上，由普通光源发出的光波都不是单一的平面波， 而是许多光波的总和：它们只有一切可能的振动方向。
1. 偏振度 如果由于外界的作用，使各个振动方向上的振动强度 不相等，就变成部分偏振光。如果光矢量有确定不变 的或有规则变化的振动方向，则称为完全偏振光。部 分偏振光可以看作是完全偏振光和自然光的混合，而 完全偏振光若不特别说明，都是指线偏振光。 自然光（完全非偏振光）
R R100%1来自0%50%50%
Rs
0% 0
Rs
90
B
Rn Rp
1
0% 0
Rp
B C
n1> n2
90
1
n1< n2
③自然光正入射界面时，反射率为
n2 n1 Rn = n2 n1
2
(159)
例如： (a)光由空气（n1=1）正入射至玻璃（n2=1.53）时， Rn=4.3%； (b)正入射至红宝石（n=1.769）时，Rn=7.7%； (c)正入射至锗片（n3=4）时，Rn =36%。
2．反射和折射的偏振特性 通常，rs rp ， ts tp，因此，反射光和折射光的偏振 状态相对入射光发生变化。即使入射光是线偏振光， 其反射光和折射光的振动方向也会发生变化。
1.0 1.0 0.5 0 -0.5 90
0.5
0 -0.5
rp rs
30
tp ts
rs
rp
0
C
B
56.3 60