为什么光在反射和折射时会发生偏振?

为什么光在反射和折射时会发生偏振?
Anonim

快速回答:

光是横波,这意味着电场(以及磁场)垂直于光的传播方向(至少在各向同性介质中 - 但这里让事情变得简单)。

因此,当光线倾斜地入射在两个介质的边界上时,电场可以被认为具有两个分量 - 一个在入射平面中,一个垂直于入射平面。对于非偏振光,电场的方向随机波动(同时保持垂直于传播方向),结果,两个分量的大小相等。

通过使用电磁学定律可以计算出每个元件的传输和反射量。没有进入数学细节这里让我引用一个结果 - P | 极化(入射平面中的电场分量)不会被反射 一点都不 如果是入射角 ##THETA 满足

#theta = theta_B = tan ^ -1(n_2 / n_1)#

哪里 ##N_1#N_2# 是两个折 射率。这个角度叫做 布鲁斯特角。对于从空气到水的光,其值约为 #53 ^保监会#

另一个,所谓的 #小号# 垂直于入射平面的分量,对于所有入射角都被透射和反射(尽管分数随着变化而变化) ##THETA).

因此,当光以布鲁斯特角入射时 - 反射光束在偏振面中没有分量。这完全是 #小号# 偏振。这就是为什么布鲁斯特角也被称为 偏光角.

对于接近布鲁斯特角的入射角,反射光束具有更多 #小号# 极化比 P | 极化 - 因此它是部分极化的。

透射光束具有两个分量,因此永远不会完全偏振。然而,在布鲁斯特角,所有的 P | 组件被传输(没有反射),只有一部分传输 #小号# 组件被传输(其余部分被反射) - 因此传输的光是部分的 P | 偏振。对于接近布鲁斯特角的角度,这仍然适用。