反射和折射的偏振特性課件

2.5反射率和透射率的偏振特性1.偏振度前面討論了平面光波控其光矢量端點的變化軌跡定義的線偏振光、圓偏振光和橢圓偏振光的偏振持性。實際上，由普通光源發(fā)出的光波都不是單一的平面波，而是許多光波的總和：它們只有一切可能的振動方向。1.偏振度如果由于外界的作用，使各個振動方向上的振動強(qiáng)度不相等，就變成部分偏振光。如果光矢量有確定不變的或有規(guī)則變化的振動方向，則稱為完全偏振光。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別說明，都是指線偏振光。自然光（完全非偏振光）沒有優(yōu)勢方向自然光的分解部分偏振光的分解部分偏振光部分偏振光垂直板面的光振動較強(qiáng)平行板面的光振動較強(qiáng)1.偏振度完全偏振光傳向播方面振動面對光的傳播方向看光振動垂直板面光振動平行板面.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)發(fā)生變化.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)發(fā)生變化.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)發(fā)生變化.....起偏器檢偏器自然光線偏振光兩偏振片的偏振化方向相互垂直，光強(qiáng)為零。偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)發(fā)生變化.....檢偏器自然光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)不變自然光.....檢偏器自然光自然光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)不變.....檢偏器自然光自然光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)不變.....檢偏器自然光自然光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)不變.....檢偏器自然光自然光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)不變?yōu)楸碚鞴獠ǖ钠裉匦?，引入偏振度P。偏振度的定義是，在部分偏振光的總強(qiáng)度中完全偏振光所占的比例，即1.偏振度偏振度還可以表示為①對于完全非偏振光，P=0；②對于完全偏振光，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。式中，IM和Im分別為兩個特殊（正交）方向上所對應(yīng)的最大和最小光強(qiáng)。1.偏振度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狀態(tài)相對入射光發(fā)生變化。即使入射光是線偏振光，其反射光和折射光的振動方向也會發(fā)生變化。10306090-1.0-0.500.51.0tptsrprsB56.3n1=1.0,n2=1.510306090-1.0-0.500.51.0rprsB33.7n1=1.5,n2=1.0C41.8相應(yīng)的反射光偏振度為折射光的偏振度為1）自然光的反射、折射特性根據(jù)前面有關(guān)反射率和折射率的討論，在不同入射角的情況下，自然光的反射、折射和偏振特性如下：①自然光正入射(1=00)和掠入射界面(1900)時，因而即反射光和折射光仍為自然光。10900%50%100%RpRsRnn1<n2RB②自然光斜入射界面時，因

Rs和

Rp、Ts和

Tp不相等，所以反射光和折射光都變成部分偏振光。10900%50%100%RpRsRnn1<n2RB10900%50%100%RpRsn1>n2RBC④自然光斜入射至界面上時，反射率為由反射率公式可得

Rs=15％，因此，反射光強(qiáng)(ⅲ)當(dāng)1=B時，由于Rp=0，Pr=l，所以反射光為完全偏振光。例如，光由空氣射向玻璃時,布儒斯持角為這說明反射光為偏振光，但反射光強(qiáng)很小。所以透射光的偏振度為因此，透射光的光強(qiáng)很大（It=0.925Ii），但偏振度很小。(ⅲ)當(dāng)

1=B

時，對于透射光，因Irp=0，有Itp=Iip。又由于入射是自然光，有Iip=0.5Ii。進(jìn)一步，因為1=B

時，反射光只有s分量B

—布儒斯特角或起偏角·······n1n212·自然光反射和折射后產(chǎn)生部分偏振光······n1n2B2線偏振光··S起偏振角····自然光反射率的變化規(guī)律為：要想通過單次反射的方法獲得強(qiáng)反射的線偏振光、高偏振度的透射光是很困難的。在實際應(yīng)用中，經(jīng)常采用“片堆”達(dá)到上述目的?！捌选笔怯梢唤M平行平面玻璃片疊在一起構(gòu)成的。自然光反射率的變化規(guī)律為：輸入自然光輸出偏振光在激光技術(shù)中，外腔式氣體激光器放電管的布儒斯待窗口，就是上述“片堆”的實際應(yīng)用。自然光反射率的變化規(guī)律為：B激光輸出激光輸出2）線偏振光反射的振動面旋轉(zhuǎn)一束線偏振光入射至界面，由于垂直分量和平行分量的振幅反射系數(shù)不同，相對入射光而言，反射光的振動而將發(fā)生旋轉(zhuǎn)。例如，一束入射的線偏振光振動方位角ai=450，則其平行分量和垂直分量相等，即。若如圖所示，該光的入射角1=400。則

s分量和

p分量的振幅反射系數(shù)分別為rs=-0.2845，rp=0.1245，反射光中二分量的振幅分別為2）線偏振光反射的振動面旋轉(zhuǎn)相對入射光而言，振動面遠(yuǎn)離入射面。2）線偏振光反射的振動面旋轉(zhuǎn)因此，反射光的振動方位角為傳向播方面振動對于折射光，由于其s分量和p分量均無相位突變，且，所以at<450，即折射光的振動面轉(zhuǎn)向入射面。2）線偏振光反射的振動面旋轉(zhuǎn)10306090-1.0-0.500.51.0tptsrprsB56.3n1=1.0,n2=1.52）線偏振光反射的振動面旋轉(zhuǎn)一般情況下，反射光和折射光的振動方位角可由下式分別求出：假設(shè)方位角的變化范圍是從-

/2到

/2。利用菲涅耳公式可以直接得到2）線偏振光反射的振動面旋轉(zhuǎn)由于，所以有對于反射光，當(dāng)