布儒斯特角及其光学应用

浅谈布儒斯特角及其光学应用摘要：随着科学技术的日益发展，现今除了利用布儒斯特角获得线偏振光外与布儒斯特角相关的实验概念，如其计算和测量等等在生产生活、科学研究、高校教学等方面均有十分广泛的用途和非常突出的实用价值。

因此，深入研究布儒斯特角，进一步拓展布儒斯特定律的实际应用，是现代光学的一个非常有价值的研究方向。

本文首先对布儒斯特角的来源向读者做了简单介绍，指出布儒斯特做了大量实验，终于在1815年，他发现当反射光与折射光垂直时，反射光完全偏振。

然后对布儒斯特角、布儒斯特定律、布儒斯特窗、布儒斯特条纹、布儒斯特体视镜等相关概念做了叙述。

紧接着为了读者更能清楚的理解布儒斯特定律，我简单对光的偏振现象为大家做了阐述。

最后，因为布儒斯特定律在生活中的应用有很多,并且具有很强的实用价值和可操作性,所以我们在了解研究布儒斯特角时，要对其应用进行合理的分类，本文中，我们将其应用分为四大类，即布儒斯特角在生产生活中的应用、在科学研究中的应用、在高校教学中的应用以及其他应用。

对于每类应用，我们会举出相应的实例，并为大家解释其中的原理。

关键词：布儒斯特角；布儒斯特定律；布儒斯特窗；光的偏振；光的波动性；On the Brewster angle and opticalapplicationsAbstract: With the development of science and technology, Now, In addition to using the Brewster angle to get outside of linearly polarized light, Concepts and experiments related to the Brewster angle, As its calculation and measurement in production and life, Scientific research, Teaching and other universities are very versatile and very prominent practical value. Therefore, In-depth study of the Brewster angle, Further expand the practical application of Brewster's law, Is a very valuable research direction of modern optics.Firstly, the source of the Brewster angle to the reader a brief introduction, Said: Brewster's done a lot of experiments, and finally in 1815, he found that when the reflection and refraction of light perpendicular to the light, the reflected light is completely polarized. Second, do a narrative to the Brewster angle, Brewster's law, Brewster windows, Brewster fringes Brewster stereoscope and other related concepts do a narrative. And then for the reader to understand Brewster's law more clearly, I simply described light polarization phenomena for everyone. Finally, because there are many uses of Brewster Law in life and has strong practical value and operability so when we learn the Brewster angle, we need make a reasonable classification of its uses, In this article, We make its uses into four categories, That Brewster angle in the production of life, In scientific applications, in university teaching and other applications. For each type of application, I will cite the appropriate instance and explain the principle.Keywords: Brewster angle; Brewster Law; Brewster window;Polarization of the light;Wave nature of light前言振动状态的传播就是波动，波动时物质运动的一种很普遍的形式。

光的干涉和衍射现象揭示了光的波动性，但还不能由此确定光是横波还是纵波（横波：在波动中，质点的振动方向和波的传播方向相互垂直；纵波：在波动中，质点的振动方向和波的传播方向相互垂直）。

而偏振现象则是判断横波最有力的证据。

光的偏振有五种可能的状态：自然光、部分偏振光、线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。

自然界的大多数光源发出的光是自然光。

根据我们所学过的菲涅尔-惠更斯原理，可以了解到：自然光照射到电介质界面上时，会发生反射和折射现象，通常状态下的反射光和折射光是部分偏振光，然而这些偏振光的偏振方向往往不确定，从而无法被人们所应用，在实际生活中我们常常需要具有一定的偏振方向的光。

根据布儒斯特定律，利用布儒斯特角可以从自然光中获得具有特定方向的偏振光。

在本文中，我们主要讨论与布儒斯特定律及布儒斯特角相关的来源、相关的实验概念及其在现代光学中的应用。

布儒斯特定律在生活中的应用有很多,并且具有很强的实用价值和可操作性,在这里,我们应该对布儒斯特的发现表示感谢,记住他为我们生活的进步所作出的贡献。

一、绪论1.1 研究背景与研究意义光的干涉和衍射实验证明了光的波动性质。

而光的偏振现象（波的震动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振，它是横波区别于纵波的一个最明显的标志，只有横波才有偏振现象）表明光是横波而不是纵波，即其电矢量E和磁矢量H的振动方向都与传播速度v垂直。

对于光偏振现象的解释在光学发展史中有很重要的地位。

光的偏振性使人们对光是如何进行传播的问题有了更为深刻的了解，目前，偏振光在各个领域，如电子产品的生产制造、现实生活的现象解释、国防科技的研发、高校教学的科研项目等等，有着十分广泛的应用。

对光的偏振现象的研究实验与解释与对光的干涉、衍射现象的解释一样都属于波动光学的重要组成部分，在光学这门专业性很强的学科的发展的历史长河中有着举足轻重的重要地位。

如何简单、高效的获取偏振光，一直以来都是物理学家潜心研究的一个大的项目方向。

通过对光学简史的学习，我们了解到在1815年，英国物理学家D.布儒斯特发现当当自然光在两种介质的分界面上反射和折射时，反射光和折射光都将成为部分偏振光（自然光在传播过程中，如果受到外界的作用，造成各个振动方向上的强度不等，使某一方向的振动比其他方向占优势，所造成的这种光叫做部分偏振光）；在特定的情况下，即入射光的入射角为某特定角度时反射光才是线偏振光（在光波中，光矢量的振动方向在传播过程中保持不变，只是它的大小随位相改变的光），其振动方向与入射面垂直，此特定角称为布儒斯特角或起偏振角，用θb表示。

上述规律后被称作是布儒斯特定律。

对于此定律的正确性，后来的实验和麦克斯韦定律均有验证。

除了获得线偏振光外，与布儒斯特角相关的实验概念，如其计算和测量等等在光学实验中和实际生活中均有十分广泛的用途和非常突出的实用价值。

因此，深入研究布儒斯特角，进一步拓展布儒斯特定律的实际应用，是现代光学的一个非常有价值的研究方向。

1.2 国内研究现状及发展趋势目前，光学工程、通信工程、光电科学技术与工程、量子力学、微电子技术、生化工程等领域对于布儒斯特角的应用越发的广泛和成熟。

生产生活中，布儒斯特角的应用十分广泛，比如利用布儒斯特定律可以获取线偏振光从而可以使人观看立体电影，利用布儒斯特角制作偏振滤光膜并镀在汽车前玻璃上可以防强光照射，日常生活中常见的偏光镜也应用了布儒斯特定律，利用布儒斯特角来进行滤光，现在我们常见的液晶技术中的核心原理也是布儒斯特定律，液晶显示器应用在生活中的方方面面，液晶显示器具有低压微功耗、平板显示结构、被动显示形式、高清晰度、大信息量、易于彩色化、无电磁辐射以及长寿命等显著优点，在电子手表、计算器、仪器仪表、电视以及大屏幕广告等方面被广泛运用在科学研究领域，上世纪九十年代，首台布儒斯特角显微镜（BAM）就已经问世并一步步在研究薄膜的单层相微区和有序现象、LB膜均匀性等方面被科学家们广泛应用。

利用布儒斯特角显微镜观测生物酸（如花生酸、大豆酸）单分子膜成膜过程中表面形貌的动态变化，分析生物酸单分子膜的形成机理已成为科学家门研究生物工程领域问题的主要手段。

在高校的教学过程中，老师常常就可以利用这一原理来为同学演示如何通过利用玻璃片堆来获得透射为纯洁的平面偏振光。

在实验室中，老师和同学进行光学实验常用到激光作为光源,气体激光器中使用布儒斯特窗作为激光束的输出窗片。

气体激光器往往要求在输出光束的光路中不能有丝毫的损耗,而采用布儒斯特窗并在布氏角下入射可以使rp=0但tp=1,也就是p偏振分量照射到布儒斯特窗片上的透过率是100%而不产生损耗。

另外，在进行刑事侦查时，警察同志在案发现场对商场、博物馆等公共设施橱窗内陈列的物品进行拍照取证时，往往会因为玻璃反光，从而导致所拍摄的陈列品的细节显示不清楚，这是因为橱窗都是由透明度非常高的玻璃制成的。

此时，我们可以利用布儒斯特角照相来去掉橱窗表面的反光。

可见，人们在现实生活中的方方面面都可以根据布儒斯特定律，利用布儒斯特角来达成许多难以达到的目的。

对于布儒斯特定律的研究以及对布儒斯特角的应用会不断得到大力的发展。

1.3 本文的主要工作鉴于本文面对的阅读人群较广，作者想要浅显易懂的向读者讲述布儒斯特角及其应用，所以本文从光的偏振现象入手开始介绍，进而一步步引出关于布儒斯特角的相关概念，最后对布儒斯特角的应用进行简单分类，并对所提到的应用实例一一做简单的说明。