7.3 反射和折射的偏振光在线视频

下面讨论反射和折射的偏振光

除了用偏振片获得线偏振光以外

我们还可以借助光的反射和折射

来获得线偏振光

这是一束自然光

入射到两种介质的分界面

上面这层介质折射率为n₁

下面这层介质折射率为n₂

入射角为i

我们发现这个时候

反射光和折射光都成为部分偏振光

其中反射光是垂直振动的强度

要强于平行振动的强度

而折射光则是平行振动的强度

要强于垂直振动的强度

当入射角为某一特殊的角i₀的时候

会发现这个时候反射光

成为只含有垂直振动的线偏振光

折射光仍然是平行振动强于垂直振动的

部分偏振光

而且在这个时候

反射光线和折射光线是相互垂直的

即i₀+r=90°

这里r指的折射角

当这个起偏角满足布儒斯特定律

tani₀=n₂/n₁

i₀即是起偏角

也称布儒斯特角

下面我们来证明

在这个情况下

反射光线和折射光线是相互垂直的

这里i₀是布儒斯特角

然后反射角也是i₀

折射角是r

根据布儒斯特定律

tani₀=n₂/n₁

而tani₀=sini₀/cosi₀

另外按照折射定律

sini₀/sinr=n₂/n₁

两式相比较就可以推出

sinr=cosi₀

也即i₀和r是互余的

i₀＋r=π/2

因此反射光线和折射光线

就是相互垂直的

下面总结一下

以布儒斯特角入射的时候的特点

第一tani₀=n₂/n₁

这里要区分n₁ n₂

n₁是指的反射光线所在介质的折射率

n₂则是折射光线所在介质的折射率

第二i₀＋r=90度

即反射光线与折射光线相互垂直

三 反射光这个时候是垂直入射面振动的

线偏振光

而折射光则是平行入射面振动占优势的

部分偏振光

利用布儒斯特定律

可以测定一些不透明介质的折射率

即只要找到这个布儒斯特角

就可以利用布儒斯特定律

得到这种介质的折射率

当自然光以布儒斯特角入射时

虽然反射的光是完全偏振的

但是反射的光强却不是很强

为了增加反射光的强度

以及增强折射光的偏振程度

通常可以将许多相互平行的玻璃片装在一起

组成玻璃片堆

这个时候我们来看

入射光经过多次折射和反射以后

反射的线偏振光强度得到加强

同时折射光线当中

由于垂直振动被大部分反射了

所以剩下的最终透射出来的光

也是接近于完全的线偏振光了

下面来说明一下

在以布儒斯特角入射

到折射率为n₁ n₂两种介质分界面

在n₂到n₁下表面的时候

反射的光也是完全的线偏振光

也即反射角是布儒斯特角

根据布儒斯特定律

我们知道tani₀=n₂/n₁

而且这个时候i₀＋r=90°

所以我们得到tanr=n₁/n₂

也即r即是n₂到n₁介质

反射时候的布儒斯特角

对于玻璃来说

如果它的折射率一般是1.5

可以算出

这个时候布儒斯特角i₀=56.3°

而对于水它的折射率一般是1.33

算出来它的布儒斯特角是53.1度

利用光的偏振性

我们可以在照相的时候

想办法来消除反射光的干扰

比如在晴天

我们看见店里的橱窗有美丽的画面

想用照相机把它拍下来

如果不加任何装置在照相机头的前面

拍出来的效果就是被反光所挡住了

如果在照相机镜头前加上一个偏振滤镜

消除反射光的干扰

这个时候就能够拍出

非常清晰的橱窗内的景物

当然如果你没有偏振片

这个时候怎么想办法来消除反射光的干扰呢

利用刚刚我们所讲的布儒斯特定律

你只要在布儒斯特角的那个方向上

由于这个时候反射的线偏振光强度比较弱

所以能够大大的降低反射光的干扰

而拍出相对清晰的橱窗内的景物