反射光与折射光的偏振

反射光与折射光的偏振

自然光可分解为振动方向互相垂直的两种光。自然光射到两种透明介质的分界面上发生反射和折射时，由于反射率和折射率与光的振动方向有关，反射光和折射光都将成为部分偏振光，在特殊情况下，反射光将是线偏振光。

用E P 表示平行于入射面的电矢量振动的振幅，E P1、E ’P1、E ’P2分别代表入射光、反射光和折射光的电矢量振动的振幅；i 表示入射角，r 表示折射角，则根据菲涅耳公式（参见“菲涅耳公式”），反射比

,)

tan()tan(p1p1p r i r i E E r +-='=

（1） 透射比 ).

cos()sin(cos sin 2p12

p p r i r i i r E E t -+== (2) 用S E 表示垂直于入射面的电矢量振动的振幅,1S E 、1S

E '、2S E 分别代表入射光、反射光和折射光的电矢量振动的振幅，则反射比

,)

sin()sin(11r i r i E E r S S S +--='=

（3） 透射比 ).

sin(cos sin 212r i i r E E t S S S +==

（4） 由（1）式可知，当 2π

=+r i

时，0/11P ='E E P

。这表示反射光中没有平行于入射面的电矢量，即反射光成为垂直于入射面的线偏振光。所以这是利用反射从自然光得到偏振光的一种方法。这时的入射角i 叫做偏化角，通常用p i 表示。

由于r r n i n r i s i n ,s i n s i n ,22p 1p ==+π

p c o s i =，所以

.arctan ,tan 1

2p 12p n n i n n i == （5）

这个公式所表示的规律叫做布儒斯特定律，p i 又叫布儒斯特角。

反射引起偏振的现象是法国物理学家马吕斯（Malus,Etienne Louis,1775～1812）在1808年发现的。反射起偏的规律，即布儒斯特定律，是英国物理学家布儒斯特（Breuster,D.B.1781～1868）在1812年发现的。这个规律可用实验验证。

仪器结构如图1－22－54所示。主要部分是装在支架上的两块平面镜1M 和Ｍ2，自然光射到Ｍ1上发生反射后，变成部分偏振光，再射到反射镜2M 上，沿ＢＣ方向射出。以ＡＢ为轴，旋转2M ，可以发现，当1M 、2M 平行（图1－22－54乙）时，从2M 射出的光最弱。当2M 与1M 的入射面垂直时，从2M 射出的光最强。如果使自然光以布儒斯特角入射，从1M 沿ＡＢ方向射出的是振动面垂直于入射面的线偏振光，当2M 的入射面与1M 的入射面垂直时，从2M 反射的光的强度则为零，即没有反射光（图1－22－54丙）。

自然光射到两种透明介质分界面上产生反射和折射，当入射角等于布儒斯特角P i 时，反射光中没有平行于入射面的光，即这种光完全进入第二种介质成为折射光。所以，利用多次折射（例如把许多片玻璃片叠成玻璃片堆）可以使折射光成为振动面平行于入射面的较完全的线偏振光。