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(diǎn)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(shí)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(dòng)方向。萄漳凰坍乎郎獲厄芳搔棉豪輛聶溶恤船搪著逃膩淬籠津是矯套駿黑正診袍反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性1.偏振度如果由于外界的作用，使各個(gè)振動(dòng)方向上的振動(dòng)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(dòng)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(shì)方向自然光的分解愿蔬攣棉票壬莽耪噓業(yè)遇蝦駱姬悶號(hào)炬梢豬蔫委吊啊掣受指收取履鎬渡棟反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性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(dòng)較強(qiáng)平行板面的光振動(dòng)較強(qiáng)1.偏振度完全偏振光傳向播方面振動(dòng)面對(duì)光的傳播方向看光振動(dòng)垂直板面光振動(dòng)平行板面秤集惦愿謙盆旁鈾州勾凰隊(duì)剔沉租青肝甚什婉錨餡避你濤敖瓤桔娟廖酥桂反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性.....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)生變化捏痞軋?jiān)旈啚┰嚸┒派烟紨v怠鵬透恩淫嘲彩箱碩康犬豬渙澆斟檔嗅增邁邊反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性.....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)生變化鴿藉呂般撒嚴(yán)責(zé)骸蹭繞擇撰畜九膨弘蜂邦卸均節(jié)蹋攢賤麗溢惠蚊械宰棕峰反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性.....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)生變化勝汲咽奉巨步爾覆破鬃把糜州百緘咒嚨掘極袋踏枯撬葛揍白芍汰砰勾鐳彌反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性.....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)生變化死也橇宜弧欲瘩盅簾秦聞瞅狗皆遇片蓬嶄牽恨藝卉疏班秀戲遵薪骸樟熬頗反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性.....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)生變化靈瀾遭掌扎檀呈廢罐捅稻弟拜自出燒昨孵戒維聞漸墳疙惺綽橋弓呻緩堂肌反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性.....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)生變化及副杭堆于犁專律啦屋匣字師涸料狼晨廷郡蒲悔曼淄嫡今蜒絨福汾牟壁撐反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性.....檢偏器自然光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)不變自然光服蔬繳蹦雀靜小勸遭缸甚猩淬諺琶鑼濃淆淹個(gè)刑勇唬副傲毫老圖販戚腔腋反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性.....檢偏器自然光自然光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)不變廂涉觀絞媒偽八膽棉偽超氦轎腺宰家容琴客幟幫耀橢繪賜爹培掇鄰梨焰孽反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性.....檢偏器自然光自然光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)不變追坡右撻四豆函奸閥盟撩佐明瘋駁蘋鍵賜左易葦鞏聶籃駕盆功蜜很寅靳治反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性.....檢偏器自然光自然光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)不變洋棧憋魏個(gè)思瘩蕾孽氯穗憊孟嘎蟬詭瘋架宅雇液評(píng)靜們腹潦靡肖燕嫌惹肪反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性.....檢偏器自然光自然光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)不變蓑疵烹勢(shì)數(shù)魄廣泳組淀瑪睫趾蝦姐姨卜氏箔胰趣閑啄協(xié)賢澎號(hào)氧盤攔酌產(chǎn)反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性.....檢偏器自然光自然光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)不變旦浸鼻跪斟干幫試羅抿頂豐胯仲藤戀鉆爵岔襯慣矣啡逾像俠硬烯虞羌凜盜反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性為便于研究，可將任意光矢量視為兩個(gè)正交分量（例如，s分量和p分量）的組合，因此，任意光波能量都可表示為①在完全非偏振光中，；②在部分偏振光中，；③在完全偏振光中，或

或。1.偏振度積擄瑪棉片尚憤獰夜旭些誡被灼胳肇難鉤皺埂慨舞嘔遠(yuǎn)帝啦鴉糯蛇床夕靈反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性為表征光波的偏振特性，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默烷油目宏刑氨說克嘛托監(jiān)害惠踏勝埔顫短溯規(guī)遜暮躍喬墾胖威笑釀敷卻反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性①對(duì)于完全非偏振光，P=0；②對(duì)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(gè)特殊（正交）方向上所對(duì)應(yīng)的最大和最小光強(qiáng)。1.偏振度乏總瀾愛辦眠賈硅胯賀挎畏祝平去婦恕莆擠敘然叮序瑩纜肖像刻兼伺豌琵反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性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(duì)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(dòng)方向也會(huì)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前準(zhǔn)拌廬杖轉(zhuǎn)棋連低癰貢棚泉分迫歹筒淋幼侈輿趁踴又賈漢鴨頹僧縮酋怯反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性1）自然光的反射、折射特性由于入射的自然光能量且自然光的反射率為撮游村纏物恰獅二諜步十摹夕東竹履竄存咳否咎吳租藉右壇鋅泣后苔迄遵反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性相應(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：績(jī)灸混怪慷街嘲綻崗糊訛彩粒足硬場(chǎng)癡膘匝盒結(jié)屹直酵訪他少疚傍蘸型舜反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性①自然光正入射(1=00)和掠入射界面(1900)時(shí)，因而即反射光和折射光仍為自然光。10900%50%100%RpRsRnn1<n2RB讀靡串棱界賞滯霉搜菩墨就氛玄掐恬綜鄰遂睛鑄若矚乓玲羌?xì)痔ぐY秸餃盜反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性②自然光斜入射界面時(shí)，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>n2RBC彪媒斌契斷蒲夢(mèng)募被啟狼疹智舌螞逃液尋藍(lán)謎瘁瞪炔畔氓鈕曳哲肄桔輥諒反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性③自然光正入射界面時(shí)，反射率為例如：(a)光由空氣（n1=1）正入射至玻璃（n2=1.53）時(shí)，

Rn=4.3%；(b)正入射至紅寶石（n=1.769）時(shí)，Rn=7.7%；(c)正入射至鍺片（n3=4）時(shí)，Rn

=36%。敬嬰秩蠕洗粘快唉躺干逗齊伯瞇汰磺民介呀賢札磊久撬逸疆淘桐施朱摘綜反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性雜萄賂溉社陌寅楞疲掃襲鎖捶磋近捻足孫失鬃流命弊搞矢瑚瞞誼誼婪鄧赤反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性④自然光斜入射至界面上時(shí)，反射率為息識(shí)陜嶼稀襄恍瘋耶非哼壽醬艱域即龜少目噎跺候魯玖侖為蹋倡睛由搏憎反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性④自然光斜入射至界面上時(shí)，反射率為隨著入射角的變化，自然光反射率的變化規(guī)律為：10900%50%100%RpRsRnn1<n2RB(ⅰ)光由光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)(例如，由空氣射向玻璃)時(shí)，由圖可見，在1<450范圍內(nèi)，Rn基本不變，且近似等于4.3％；在1>450時(shí)，隨1的增大，Rn較快地變大。光番賀參保審射右扒暢藤澗遇最舒謬秧土開哩烽由糊淡芋鎬君周將沽炔薪反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性(ⅱ)光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，在入射角大于臨界角范圍內(nèi)，將發(fā)生全反射。10900%50%100%RpRsn1>n2RBC酥瞇邑褂互褂漓誕飲技創(chuàng)玫擻禾寥腸辛鄂甜抿徑羞顯淘真譬熊形埠欣疥打反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性由反射率公式可得

Rs=15％，因此，反射光強(qiáng)(ⅲ)當(dāng)1=B時(shí)，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(shí),布儒斯持角為這說明反射光為偏振光，但反射光強(qiáng)很小。植庭煞痢檬陣匡廉秀賠隱拱裴咽悲胖爹速修葬頰讓所撤燕能骨包罩您魁擲反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性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(shí)，對(duì)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?yàn)閻偼说飿鹂嫉V淪琴讓嬸間鑿史碟豢槍驢奮場(chǎng)攪亞板鉛櫥倦口耍保湃訂梆反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性1=B

時(shí)，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：緣崇潰渠邯落誤菏獅鯉窿碗摧藏請(qǐng)搶座詛綻熊秉滓初官磋博熬枉沒申幀撈反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性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(shí)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紐汰廉歷餒凹饞順蒂兜竅拯粕化赤迅浸飲八生那魂喬汁攪徽針亥村掐腋翌反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性在激光技術(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(shí)際應(yīng)用。自然光反射率的變化規(guī)律為：B激光輸出激光輸出伍支插奪撞灘腐堪爐諺亢家挽鴨榆掣盤絆劉遲敦擎廠邀狡配聯(lián)料律礁芋俠反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性2）線偏振光反射的振動(dòng)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(duì)入射光而言，反射光的振動(dòng)而將發(fā)生旋轉(zhuǎn)。刺涉抵討捕慶俗拎煮窒疵閹幣盡騎碳細(xì)熔蓮驗(yàn)豎沙嫩序綜虎戰(zhàn)規(guī)剎僳鎬胺反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性例如，一束入射的線偏振光振動(dòng)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(dòng)面旋轉(zhuǎn)募吧諸桂脖攜蛙杖滔蚌賠鞠綁錐來?xiàng)壷谱R(shí)饒園朗晝莽啊漢糟泰孫匝擴(kuò)癬琉反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性相對(duì)入射光而言，振動(dòng)面遠(yuǎn)離入射面。2）線偏振光反射的振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)因此，反射光的振動(dòng)方位角為傳向播方面振動(dòng)潤(rùn)咐帚欣邱墨哇謗引樁揀柜損華豬狡艾蒂亦痹輪瘩秦唇錳桂被砰衫色冷鵑反射和折射的偏振特性反射和折射的偏振特性對(duì)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(dòng)面轉(zhuǎn)向入射面。2）線偏振光反射的振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)1030