反射光与折射光的偏振
自然光可分解为振动方向互相垂直的两种光。自然光射到两种透明介质的分界面上发生反射和折射时,由于反射率和折射率与光的振动方向有关,反射光和折射光都将成为部分偏振光,在特殊情况下,反射光将是线偏振光。
用EP表示平行于入射面的电矢量振动的振幅,EP1、E’P1、E’P2分别代表入射光、反射光和折射光的电矢量振动的振幅;i表示入射角,r表示折射角,则根据菲涅耳公式(参见“菲涅耳公式”),反射比
rp?透射比
?Ep1Ep1?tan(i?r), (1)
tan(i?r)tp?Ep2Ep1?2sinrcosi (2)
sin(i?r)cos(i?r).?1、ES2分别代表入射光、反射用ES表示垂直于入射面的电矢量振动的振幅,ES1、ES光和折射光的电矢量振动的振幅,则反射比
rS?透射比
?1ESES1??sin(i?r), (3)
sin(i?r)tS?由(1)式可知,当
ES2ES1?2sinrcosi (4)
sin(i?r).i?r??2
?1/EP1?0。这表示反射光中没有平行于入射面的电矢量,即反射光成为垂直于入射时,EP面的线偏振光。所以这是利用反射从自然光得到偏振光的一种方法。这时的入射角i叫做偏化角,通常用ip表示。
由于ip?r??2,n1sinip?n2sinr,sinr?cosip,所以
tanip?n2n,ip?arctan2. (5) n1n1这个公式所表示的规律叫做布儒斯特定律,ip又叫布儒斯特角。
反射引起偏振的现象是法国物理学家马吕斯(Malus,Etienne Louis,1775~1812)在1808年发现的。反射起偏的规律,即布儒斯特定律,是英国物理学家布儒斯特(Breuster,D.B.1781~1868)在1812年发现的。这个规律可用实验验证。
仪器结构如图1-22-54所示。主要部分是装在支架上的两块平面镜M1和M2,自然光射到M1上发生反射后,变成部分偏振光,再射到反射镜M2上,沿BC方向射出。以AB为轴,旋转M2,可以发现,当M1、M2平行(图1-22-54乙)时,从M2射出的光最弱。当M2与M1的入射面垂直时,从M2射出的光最强。如果使自然光以布儒斯特角入射,从M1沿AB方向射出的是振动面垂直于入射面的线偏振光,当M2的入射面与M1的入射面垂直时,从M2反射的光的强度则为零,即没有反射光(图1-22-54丙)。
自然光射到两种透明介质分界面上产生反射和折射,当入射角等于布儒斯特角iP时,反射光中没有平行于入射面的光,即这种光完全进入第二种介质成为折射光。所以,利用多次折射(例如把许多片玻璃片叠成玻璃片堆)可以使折射光成为振动面平行于入射面的较完全的线偏振光。