线偏振光经过界面反射后的偏振情况讨论

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1、线偏振光经过界面反射后的偏振情况讨论孙璐083001900861、在课堂上，我们已经讨论了两种特殊情形：TE波和TM波。TE波'222ZZcoscosncosnnsin'21121EEE0s'0s0sZZcoscosncosn2n2sin221121''2Zn21cos2cosEEE0s'0s0sZZcoscosncosn2n2sin221121TM波'222ZZcoscosncosnnsin'12212EEE0p'0p0pZZcoscosnc

2、osn2n2sin212212''2Zn11cos2cosEEE0p'0p0pZZcoscosncosn2n2sin212121结论是：出射的反射光和折射光仍为沿原方向的线偏振光。2、下面我们考虑一种更加一般的情形，入射光是沿着任意方向的线偏振光，偏振方向与P'''偏振的夹角为，反射光夹角为，折射光为。则有：'''Es'Es''Estan;tan;tan'''EpEpEp''2''22cos1sinnnsin21''2''222不考虑全反射的情况，这时cos

3、1sinnnsin,21带入菲涅耳公式可得：2222cosnnsinnsin'211tantan;2222cosnnsinnsin211''2222tan[cosnnsinnsin]tan211可见反射光与折射光仍为线偏振光，但偏振方向发生了偏转，其偏转角与入射角度以及介质的性质有关。3、下面考虑发生全反射时候的情况。光从光密介质到光疏介质，若入射角大于，使得cn2sinn1，在界面上会发生全反射。只能在第一种介质中观察到反射光而不能在cn1''sin2i

4、2第二种介质中观察到折射光。这时cosin()1sin；带入菲涅尔公sinnc式：22'cosinsinEEss22cosinsin222'ncosisinnEEpp222ncosisinn从上式可以看到，反射光与入射光的振幅是相等的。22iZcosisinnZesss定义222ipZncosisinnZepp22sinnarctanscos其中，22sinnarctanp2ncos'2iEesEss带入后：'2iE

5、epEpp22cossinn不同偏振方式的波存在相位差2()2arctan()。ps2sin由上式可知，反射光可能为椭圆偏振光、线偏振光、圆偏振光。（1）若要反射光仍为线偏振光，则需满足cos1或sinn。前者满足的条件为掠入射，而后者满足的条件为刚好为全反角入射。（2）一般情况下，反射光为椭圆偏振光。如果入射光的偏振方向与光平面夹角成45°，则两种不同偏振方向的入射波振幅相等，而前面已经得出反射波振幅等于入射波振幅，所以反射波振幅也相等，这时可能出现圆偏振光。1242圆偏振还要求(

6、2m1)/2，由此可求得n1n6n1，要使该242试成立，需满足条件nn610，解得nn38或38，由于n<1，所以11排除前一个答案，得到圆偏振对介质折射率的要求是n'2.415，也就是说n38光密介质的相对折射率要高达2.415才能够发生圆偏振。这对一般透明介质来说是不能实现的。在金刚石可以达到。但我们这里可以用数值模拟来看看情况如何。在n=1.5(一般玻璃)和n=2.415(前面计算得出)时分别做入射角与的关系图，如下图所示：通过数值模拟计算，发现在这个值仍然不能满足圆偏振。检

7、查之后发现我们的推导中少了这个条件。21242下面采用数值解法，发现n1n6n1只有取负号时有解。（左图表示取正2号，右图则表示取负号）4、总结（1）入射线偏振光为横电波或横磁波时，反射光和折射光仍为线偏振，且偏振方向不变。（2）入射线偏振光与光平面有一个任意夹角是，反射光和折射光仍为线偏振光，但偏振方向发生改变。其改变情况与入射角度，以及材料的折射系数有关。（3）当发生全反射时，如果入射光为全反角入射或掠入射，反射光仍为线偏振。而一般情况下为椭圆偏振。满足入射光偏振角为45°，且折射系数很大的时候会出

8、现圆偏振。参考文献：《线偏振光与入射面有夹角时的偏振态》黄红强《线偏振光反射特点分析》刘雨龙