反射和折射的偏振特性.ppt

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1、2.5反射率和透射率的偏振特性1.偏振度前面讨论了平面光波按其光矢量端点的变化轨迹定义的线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的偏振持性。实际上，由普通光源发出的光波都不是单一的平面波，而是许多光波的总和：它们只有一切可能的振动方向。在各个振动方向上振动的振幅在观察时间内的平均值相等，初相位完全无关，这种光称为完全非偏振光，或称自然光。1.偏振度如果由于外界的作用，使各个振动方向上的振动强度不相等，就变成部分偏振光。如果光矢量有确定不变的或有规则变化的振动方向，则称为完全偏振光。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别说明，都是指线偏振光。自然光（

2、完全非偏振光）没有优势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动较强平行板面的光振动较强1.偏振度完全偏振光传向播方面振动面对光的传播方向看光振动垂直板面光振动平行板面.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.....起偏器

3、检偏器自然光线偏振光两偏振片的偏振化方向相互垂直，光强为零。偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.....检偏器自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变为便于研究，可将任意光矢量视为两个正交分量（例如，s分量和p分量）的组合，因此，任意光波能量都可表示为①在完全非偏振光中，；②在部分偏振光中，；③在完全

4、偏振光中，或或。偏振度的定义是，在部分偏振光的总强度中完全偏振光所占的比例，即1.偏振度偏振度还可以表示为①对于完全非偏振光，P=0；②对于完全偏振光，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分别为两个特殊（正交）方向上所对应的最大和最小光强。1.偏振度2．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由非涅耳公式可知，通常，rsrp，tstp，因此，反射光和折射光的偏振状态相对入射光发生变化。即使入射光是线偏振光，其反射光和折射光的振动方向也会发生变化。自然光的反射率为相应的反射光偏振度为折射光

5、的偏振度为1）自然光的反射、折射特性1）自然光的反射、折射特性根据前面有关反射率和折射率的讨论，在不同入射角的情况下，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（1900）时，因而即反射光和折射光仍为自然光。②自然光斜入射界面时，因Rs和Rp、Ts和Tp不相等，所以反射光和折射光都变成部分偏振光。③自然光正入射界而时，反射率为例如，光由空气（n1=1）正入射至玻璃（n2=1.53）时，Rn=4.3%；正入射至红宝石（n=1.769）时，Rn=7.7%；正入射至锗片（n3=4）时，Rn=36%。1）自然光的反射、折射特性④自然光斜入

6、射至界面上时，反射率为随着入射角的变化，自然光反射率的变化规律为：（ⅰ）光由光疏介质射向光密介质（例如，由空气射向玻璃）时，由图可见，在1<450范围内，Rn基本不变，且近似等于4.3％；在1>450时，随1的增大，Rn较快地变大。1）自然光的反射、折射特性(ⅱ)光由光密介质射向光疏介质时，在入射角大于临界角范围内，将发生全反射。自然光反射率的变化规律为：由反射率公式可得Rs=15％，因此，反射光强(ⅲ)当1=B时，由于Rp=0，Pr=l，所以反射光为完全偏振光。例如，光由空气射向玻璃时，布儒斯持角为这说明反射光为偏振光，但反射光强很小。自然光反射率的变化

7、规律为：所以透射光的偏振度为因此，透射光的光强很大（It=0.925Ii），但偏振度很小。对于透射光，因Irp=0，有Itp=Iip。又由于入射是自然光，有Iip=0.5Ii。进一步，因为自然光反射率的变化规律为：1=B时，反射光只有s分量B—布儒斯特角或起偏角·······n1n212·自然光反射和折射后产生部分偏振光······n1n2B2线偏振光··S起偏振角····自然光反射率的变化规律为：由上所述可以看出，要想通过单次反射的方法获得强反射的线偏振光、高偏振度的透射光是很困难的。在实际应用中，经常采用“片堆”达到上述目的。“片堆”是由一组平