反射和折射的偏振特性课件

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控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。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（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，光强不变为表征光波的偏振特性，引入偏振度P。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。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相应的反射光偏振度为折射光的偏振度为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(1900)时，因而即反射光和折射光仍为自然光。10900%50%100%RpRsRnn1<n2RB②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。10900%50%100%RpRsRnn1<n2RB10900%50%100%RpRsn1>n2RBC④自然光斜入射至界面上时，反射率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。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。(ⅲ)当

1=B

时，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1=B

时，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产生部分偏振光······n1n2B2线偏振光··S起偏振角····自然光反射率的变化规律为：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”是由一组平行平面玻璃片叠在一起构成的。自然光反射率的变化规律为：输入自然光输出偏振光在激光技术中，外腔式气体激光器放电管的布儒斯待窗口，就是上述“片堆”的实际应用。自然光反射率的变化规律为：B激光输出激光输出2）线偏振光反射的振动面旋转一束线偏振光入射至界面，由于垂直分量和平行分量的振幅反射系数不同，相对入射光而言，反射光的振动而将发生旋转。例如，一束入射的线偏振光振动方位角ai=450，则其平行分量和垂直分量相等，即。若如图所示，该光的入射角1=400。则

s分量和

p分量的振幅反射系数分别为rs=-0.2845，rp=0.1245，反射光中二分量的振幅分别为2）线偏振光反射的振动面旋转相对入射光而言，振动面远离入射面。2）线偏振光反射的振动面旋转因此，反射光的振动方位角为传向播方面振动对于折射光，由于其s分量和p分量均无相位突变，且，所以at<450，即折射光的振动面转向入射面。2）线偏振光反射的振动面旋转10306090-1.0-0.500.51.0tptsrprsB56.3n1=1.0,n2=1.52）线偏振光反射的振动面旋转一般情况下，反射光和折射光的振动方位角可由下式分别求出：假设方位角的变化范围是从-

/2到

/2。利用菲涅耳公式可以直接得到2）线偏振光反射的振动面旋转由于，所以有对于反射光，当