反射与折射产生偏振光的一个错误定义

《反射与折射产生偏振光的一个错误定义》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、反射与折射产生偏振光的一个错误定义【摘要】指出文献［1］关于反射与折射产生偏振光的一个错误定义，通过电磁理论的分析给出了正确的结论。【关键词】反射光；折射光；偏振光1问题的提出文献［1］在讨论自然光在两种各向同性媒质界面反射和折射时提出：反射光和折射光都变为部分偏振光，如图1a(原文为图12-20a)所示。这是因为平行于界面的光振动容易被折射，垂直于界面的光振动容易被反射，反射光的偏振程度随入射角i而变，当i+r=90°时，反射光是完全偏振光，此时i称为布儒斯特角，如图1b（原文为图12-20b)所示。此结论与反射光、折射光所产生实际偏振

2、方向恰恰相反。那么，问题出在哪里呢？2问题的产生及纠正2.1明确入射面与界面在讨论光的反射与折射产生偏振光的作用按照文献［1］的语言描述，图1的结论是正确的。但文献［1］恰恰在文字叙述上出现了一个关键的错误，即将入射面用分界面代替了。而两者是有本质上的区别的。为讨论方便起见，我们作图2。其中MM′是两种介质（以空气和玻璃为例）的分界面。AB是一束自然光的入射线，BC和BD分别为反射线和折射线。入射角、反射角用i表示，折射角用r表示。图2入射光、反射光和折射光都在包含界面法线和入射波传播的平面内，该平面即为入射面。显然分界面与入射面是相

3、互垂直的两个面。当光通过两种各向同性透明介质的分界面时，入射光分为折射光和反射光两部分，此两光的行进方向由折射和反射定律决定，而这两光的相对强度和振动取向则须由电磁理论来分析，并由电磁场的边界条件来决定，此种讨论都是以入射面为参照面进行的。2.2反射和折射时光的偏振方向光是电磁波，但光与物质作用主要是电场矢量E起作用，因此我们在研究反射和折射直时主要讨论电场矢量。如图2所示，我们将入射的自然光分解为两个相互垂直的分量，一个是振动面平行于入射面的线偏振光，用Ep1表示，即图2中的小短线；另一个是振动面垂直于入射面的线偏振光，用Ｅs1表示，即图2中的

4、小圆点，其反射与折射的电矢量振动的振幅分别用Ep1′、Ep2和Ｅs1′、Ｅs2表示。由电矢量的边界条件，可得菲涅耳公式［2］:反射比rp=Ep1′Ep1=tan(i-r)tan(i+r)（1）rs=Es1Es2=sin(i-r)sin(i+r)（2）透射比tp=Ep2Ep1=2sinr)cosisin(i+r)cos(i-r)（3）ts=Es2Es1=2sinrcosisin(i+r)（4）当i+r=π/2时，由（1）式可知Ep1′/Ep1=0时，表示反射光中没有平行于入射面的电矢量，即没有平

5、行于入射面的偏振光;由(2)式可知，Es1′/Es1≠0，即自然光沿该角入射并进行反射时，其反射光为垂直于射面的完全线偏振光。此角i=tan-1(n2/n1)为布儒斯特角。如图3所示。图3一般情况下，以空气和玻璃的分界面为例，此时n1=1.0,n2=1.5,代入(1)~(4)式中可得图4［2］。图中的纵轴代表反射比和透射比，横轴为入射角i，当i一定时反射光中

6、rs

7、>

8、rp

9、，即垂直于入射面的光振动容易被反射，折射光中，ts

10、1］中有关反射和折射产生偏振光的叙述改为：自然光在两种各向同性媒质界面反射和折射时，反射光和折射光都变为部分偏振光，这是因为平行于入射面的光振动容易被折射，垂直于入射面的光振动容易被反射。图1a应改为图5,图1b应改为图3，同时文献［1］中原图12-21亦应改为图6所示［3］。图5图6利用玻璃片堆产生完全偏振光【参考文献】1胡运惠.医用物理学.西安西北大学出版社，1999，213.2母国光，战元龄.光学.北京人民教育出版社，1978，427~431.3程守株.普通物理学.第3册，第4版.北京人民教育出版社，1982，82.作者：王艳丽王亚平作者单

11、位：辽宁医学院锦州121000