11-11反射光和折射光的偏振(大学物理)

n2 tan i0 n2 1 n1
N
时, 反射光变成线 偏振光. i0 : 布儒斯特 角或起偏振角
i0
M
n1

n2
M
N
当一束自然光以布儒斯特角从一种各 向同性的均匀媒质射到另一种各向同性的 均匀媒质界面时, 利用折射定律和布儒斯特 定律
n1 sini0 n2 sin tan i0 n2 n1 sin cos i0 , i0 2
1
2
i



i

解 设空气、水和玻璃的折射率分别为 n2 1.33 和 n3 1.5 , n1 1 、 水面反射的光是完全偏振光,
i 90
i
n3
n1 n2
i



i

由图中的几何关系,
i 90, 90
i
考虑空气中的入射光和水中的折射光, 根据折射定律 i
n1 sin i n2 sin
n1 sin sin i n2 n1 n1 sin(90 ) cos n2 n2
n3
n1 n2
i

n1 1 1 36.94 tan , arctan n2 1.33 1.33
即反射光与折射光垂直.
i0
n1 n2 n1 n2
n1 n2
例 7.12 如图所示, 一束自然光从空气 中以入射角 i 入射到 i 折射率为1.33的水面 n n 上时, 反射光为线偏 i n 振光. 在水中有一折 射率为1.5的玻璃片, 如要使进入水中的折 射光受到玻璃的反射时反射光也成为线偏 振光, 求水平面与玻璃片之间的夹角 .

椭圆偏振光
线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的光振动均可分解为两个相互垂直
同频率相差恒定线偏振光振动的合成 x = A1 coswt y = A2 cos(wt + Dj )
对线偏振光，刚入射时相差为 Dji = π 或 0
垂直入射波晶片后，分解为振动方向相互垂直的 o 光和 e 光，取 x 轴方
向为 o 光振动方向，y 轴方向为 e 光振动动方向
-
ne )d
波晶片分类
(no - ne )d = λ 4
(no - ne )d = λ 2 (no - ne )d = λ
Dj = π 2 Dj = π Dj = 2π
1 4 波片 半波片 全波片
Ø说明: 一定的波晶片是针对某一特定波长而言的.
26/28
波晶片可用于改变光的偏振态
？ 如 线偏振光经 1 4 波片后变为
出波片后相位差为
Dj f
=
Dji
+
2π λ
(no
-
ne )d
=
Dji
+
π 2
Dji = π
Dji = 0
Dj f
=
3π 2
1 4波片
· · ·
Dj f
=
π 2
27/28
• 波晶片对光偏振的影响:
入射光
波晶片
透射光
线偏振光 ( D j 0 = 0 ,p ) 圆偏振光 (Dj0 =p 2,-p 2) 自然光
例
14/28
n1
i · · · · ·
·
i
· ·
n2 ·
·
·
i i n1
· ···· B
· · B·

反射光和折射光的偏振
注意 对于一般的光 学玻璃 , 反射光 的强度约占入射光 强度的7.5% ,反射 偏振光很弱 ，大 部分光将透过玻璃.
空气
n1
i0
i0
1
n2
玻璃

2
第十一章 光学
6
物理学
第五版
11-11
反射光和折射光的偏振
一般利用玻璃片堆的透射光获得线偏振光
i0
第十一章 光学
7
物理学
第五版
11-11
n2 当 tan i0 时， n1
玻璃 空气
i0 i0

n1 n2
反射光为偏振光，且光振动垂直入射面， 称 i0 为布儒斯特角，又称起偏角；折射光为部 分偏振光．
第十一章 光学
2
物理学
第五版
11-11
反射光和折射光的偏振
讨论 (1)反射光和折射光
i0 i0
空气
互相垂直 . sin i n2 0 证明： sin n1
反射光和折射光的偏振
讨论
讨论光线的反射和折射
பைடு நூலகம்i0
i0
i0
i
i
i
第十一章 光学
8
物理学
第五版
11-11
反射光和折射光的偏振
n1 n2
玻璃
i i
空气
入射光为自然光
反射光 部分偏振光， 垂直于入射面的振动大 于平行于入射面的振动 .

折射光 部分偏振光，平行于入射面 的振动大于垂直于入射面的振动 .
第十一章 光学
1
物理学
第五版
11-11
反射光和折射光的偏振
布儒斯特定律： （1812年）

第十一章 光学
15
物理学
第五版
11-10
光的偏振性 马吕斯定律
二
偏振片 起偏与检偏
原理： 利用光在两种介质界面上的反射和折射 利用光在各向异性介质中的传播 双折射 偏振片
起偏(获得线偏振光)方法及规律
第十一章 光学
16
物理学
第五版
11-10
光的偏振性 马吕斯定律
二向色性: 某些物质能吸收某一方向的 光振动 , 而只让与这个方向垂直的光振动 通过, 这种性质称二向色性 .
光轴
o光波阵面
c no 常量 vo
ve
vo
e 光波阵面
第十一章 光学
42
物理学
第五版
11-10
光的偏振性 马吕斯定律
非常光线 晶 体中各方向上传播 速度不同,随方向 改变而改变.
c ne ve
光轴
o光波阵面
ve
vo
ne 为主折射率
第十一章 光学
e 光波阵面
43
物理学
第五版
11-10
光的偏振性 马吕斯定律

p2
p3
I0
p1
I1
p2
I 2 p3
I3
1 I1 I 0 2
I0 I 2 I1 cos cos2 2
2
第十一章 光学
25
物理学
第五版
11-10
光的偏振性 马吕斯定律
I0
p1
I1
p2
I 2 p3
I3
p1

p2
p3
I0 2 π 2 I 2 cos I 3 I 2 cos ( ) 2 2 1 2 2 2 I 3 I 2 sin I 0 cos sin 2 1 I 3 I 0 sin 2 2 8