南理工物理光学02.pptVIP

当入射光是自然光时，若入射角满足 ，则 反射光中没有P波，只有垂直于入射面的的s波，发生全偏振现象反射光是偏振光，这时的入射角称为起偏角或叫布儒斯特角 ，则有： 布儒斯特角 透射光为P波占优势的部分线偏振光。 光在界面上反射时产生的全偏振现象提供了一种获取完全偏振光的方法，玻璃片堆就是其中一种实用装置。 【例题8】欲使线偏振的激光通过红宝石棒时，在棒的端面没有反射损失，光束入射角φ1应为多大? 棒端面对棒轴倾角α应取何值? 入射光的振动方向如何? 已知红宝石的折射率n=1.76， 光束在棒内沿棒轴方向传播(如图)。 解：根据光在界面上的反射特性，若没有反射损耗，入射角应当为布儒斯特角，入射光的振动方向应为p分量方向。 因此，入射角φ1应为 因为光沿布儒斯特角入射时， 其入射角和折射角互为余角， 由图中几何关系，若光在红宝石内沿棒轴方向传播，则α与φ2互成余角，所以 α=φ1=60.39° 入射光的振动方向在图面内、 垂直于传播方向。 【例题9】一束准单色自然光以 的入射角，由空气（ ）射向水面（ ）。问：（1）反射光强和入射光强的比例，反射光是什么光?（2）透射能流和入射能流的比例，透射光是什么光?（3）反射光束和透射光束的夹角是多少? 解：（1）设入射的自然光光强为 ，将它分解为光强同为 的s分量线偏振光和p分量线偏振光。 由已知条件，知折射角为： s分量线偏振光的反射系数： p分量线偏振光的反射系数： 所以， s分量光强反射比： p分量光强反射比： 故总反射光强与入射光强之比为： 由于p分量不反射，所以反射光是振动方向垂直于入射面的线偏振光。 （2）对于p分量线偏振光，其能流透射比为 ；对于s分量线偏振光能流透射比为： 所以，总的能流透射比为： 或 由于透射的s线偏振光和p线偏振光的强度不同，且没有相位关系，所以透入水中的是部分偏振光。 （3）由于 所以，反射光束和透射光束的夹角为： 两者相互垂直，且 为布儒斯特角。 【例题10】 M1、M2是两块平行放置的玻璃片(n=1.50)，背面涂黑。一束自然光以 角入射到M1上的A点，反射至M2上的B点，再出射。试确定M2以AB为轴旋转一周时，出射光强的变化规律。 [解] 由题设条件知，两镜的入射角 均为 ，且有 对于M1，有 由于是自然光入射，p、s分量无固定相位关系，光强相等，故 式中，I0是入射自然光强；I1是沿AB的反射光强，反射光是垂直于图面振动的线偏振光。 由于此时的入射角也为 ，所以： 对于M2，假设在绕AB轴旋转的任一位置上，入射面与图面的夹角为 ，则沿AB的入射光可以分解为p分量和s分量，它们之间有一定位相差，其振幅为 因此，M2反射光的振幅为： 即M2反射光的强度为： 可见，反射光强依M2相对于M1的方位变化。 五、全反射 特点： 反射时不损失能量 位相变化： S波和P波位相变化不是0或π 应用： 纤维光学和集成光学中，传导光能，传递光学图像 光从光密介质射向光疏介质（相对折射率n1）时，若入射角 ??? ???（临界角?????????????? ? ），则界面上所有的光都反射回第一媒质，第二媒质没有折射光，这种现象称为全反射。 （一）反射比 以临界角入射时， 玻璃（1.52） → 空气（1.0） 锗片（4.0） → 空气（1.0） 1、 ?? ??区间， ，反射时不损失能量 2、 ??附近， 急剧变化 应用：临界角法对焦 （二）相位变化 全反射时， ???????????????????????????????????????????????? 又： ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 取“+”号 因此有： ??????????????????????????????? 全反射时s波的相位变化 由于： 所以： 故： 从而有： 全反射时s波的相位变化规律 同样有： ????????????????????????????????????????????????? ----全反射时p波的相位变化规律 分析上式： 可知，反射光中s波相对p波的相位变化 为：????? （1） ????