大学物理学：反射光与折射光的偏振态

图12.58　反射光与折射光的偏振态

图12.59　反射起偏

1）反射光的偏振态

自然光入射到两种介质的界面上， 会依照反射和折射定律改变传播方向，而且光的偏振状态也会发生变化.理论和实验都表明，一般情况下， 反射光和折射光都是部分偏振光.通常把入射自然光的振动分解为垂直入射面的振动和平行入射面的振动， 则反射光是垂直入射面的振动较强的部分偏振光， 折射光是平行入射面的振动较强的部分偏振光，如图12.58 所示.

1812 年， 布儒斯特（David Brewster 英国物理学家，1781—1868）通过实验发现， 反射光的偏振程度随入射角i 的变化而变化.当i 等于某一特殊值i0 时， 反射光中平行于入射面的振动消失，成为垂直入射面振动的线偏振光，如图12.59 所示.这一特殊入射角i0 的正切值由下式决定：

如光线自空气入射到介质界面上，则n1 ＝1，对一般的玻璃来说n2 ＝1.5，则i0 ＝57°；对石英来讲，n2 ＝1.46，则i0 ＝55°38′.(www.xing528.com)

2）折射光的偏振态

自然光以任意入射角入射时，折射光以及折射后从介质透射出来的光总是部分偏振光.当自然光以布儒斯特角入射时，反射光中只有垂直分量，平行分量全部折射，因此折射光中的平行分量成分大于垂直分量，这时折射光的偏振度最高.

为了利用折射获得线偏振光，往往采用多次折射的方法.例如，将多片玻璃片平行叠放在一起构成玻璃片堆，当自然光以布儒斯特角入射到透明玻璃片堆上时，经过多次折射，折射光中的垂直振动分量越来越少，最终从玻璃片堆透射的光几乎是只包含平行分量的线偏振光.这种获得线偏振光的方法称为透射起偏.

例12.18　自然光入射到玻璃（n ＝1.5）表面上，要使反射光为线偏振光，入射角多大？该角度与波长是否有关？

解　由布儒斯特定律得

于是得到入射角即布儒斯特角为

该角度与波长有关.因为不同波长的光在同一种介质中的传播速度不同，具有不同的折射率，所以对于同一介质，不同波长的光有不同的布儒斯特角.