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《反 射 光 偏 振 的 理 论 解 释 _ 宋 爱 琴.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、199年6月焦作大学学报t南2第2期J(〕URNALOFJIA()ZIJ(〕IJNIV卫RSITYJUll·19,9反射光偏振的理论解释宋爱琴李凤云(焦作工学院),摘要根据光与物质相互作用的原理采用电偶极子振动辐射模型对反射光,的偏振现象进行直观的解释并针对学生在学习光的偏振规律时存在的一些疑问作。回答关键词光的偏振电偶极子辐射,工科物理〔’l在讲授光在二透明介质分界面上反射和折射的偏振规律时采用实验的方,,法直接给了当自然光以一特定的角度iB人射时反射光只有垂直于人射面的光振动而没,有平行于人射面的光振动而且iB满足,:__气‘尘1)gU一n-(,。这就是布儒斯特定律如叫做起偏角或布
2、儒斯特角且此时有7r70十1,二二二丁(2)Z,,。即当人射角为起偏角时反射光与折射光相互垂直如图l学生在学:a习了反射光的偏振后仍存在如下疑问()从理论上怎样解释反射光的偏振现象?(b)如果自然光的光振动不,是沿着入射面和垂直于人射面的两个正交方向分解而是沿着任,意两正交方向分解反射偏振光的光振动仍然垂直于人射面吗?,。()反射光中平行于入射面的光振动能量到哪里去了是否转移到折射光中去了?上面这些问题的解释涉及到光波的电磁场与物质相互作用的,,问题问题的精确解释比较复杂在此我们采用简单的偶极辐射。图1布儒斯特定律的原理对这些问题作定性的解释1用菲涅耳公式解释布儒斯特定律通常布儒斯特定
3、律是根据菲涅耳公式进行解释的。菲涅耳公式可以根据麦克斯韦方程组,,。及电磁场的边界条件导出[z]在此我们不作推导直接给出菲涅耳公式,:一当一平面光波射到两种不同介质的分界面上时将分成两个波个反射波和一个折射,。波它们分别遵循反射定律和折射定律假设平面光波E=A尸(tL‘一庵r)(3):第2期宋爱琴李凤云反射光偏振的理论解释沿着人射面yoz投射到折射率分别为nl和n:的二介质的分界,、、面上以iL(=i,)和i:分别表示人射角反射角和xoy杯,。,折射角如图2示E的方向不一定与人射面垂直或平行但可以把:E分解为垂直于人射面的分量E和平行于人射面的分量。:,户凡E的正向与图面垂直并指向读者
4、E的正向如图2所示,、(只要在整个讨论中保持统一规定E和凡的正向可选为上述方向,也可以选为与之相反的方向而不影响结果的普遍性)。以El、、El,‘和Z:、图2平面波人射到介质分界面E分别表示人射波反射波和折射波的垂直,、、、、,。、、AlALAZpE;pEZ/,分别表示于人射面的电矢量分量其对应振幅分别为以马、,、、lp,p人射波反射波和折射波的平行于人射面的电矢量分量其对应振幅分别为AA。Zp:A这样菲涅耳公式可以表示为’l、sn,一2ii1..了、、产A()吸‘2、Z、厂一2、z、子、‘、O4、rs=入万=sini,+12()sAZZsiniZcosil乙介外,sn1+2、li11
5、卜七卜”卜、A()__豆tg(11一12)工A冲tg(11+12)_卫史_ZsiniZeosix旦7Asin11+12Cosi;一12)()助()(一,,、,一,t,。式中称为垂直分量的反射系数称为垂直分量透射系数称为平行分量的反射系,。数外称为平行分量的透射系数,,由式(6)可知自然光投射到两种不同介质的分界面时当入射角满足关系i,十几,一,,,二,。=粤时『“’‘0、反射司J光了中’没有’J振否卜、动‘平’行‘J于J人、射,JJ面的曰子分量’因而”.J反‘射J光/目是完/目全偏护振刀认光2’其’电2尹”~以~,~月一~~月~一Ilq。~目,。矢量的振动垂直于人射面这个结论就是布儒斯
6、特定律而这时的入射角称为起偏角或布儒。,。+2一,,1snl一7,25n2·斯特角记为i即将i‘的关系代人折射定律i‘‘‘可以得至“(‘)式晋2用光与物质相互作用的原理解释布儒斯特定律从光与物质相互作用的观点来看布儒斯特定律,其物理意义是很明确的。人射光波的电‘磁场在第二个介质中将激发原子中的电子振动,因而原子作为振,荡电偶极子向四周辐射出次级波这些次级波在第一个介质中组成反射波,在第二个介质中组成折射波。由于原子振动的方向和,光波电矢量的方向相同因此原子的振动也可以用平行人射面和,。垂直人射面的两个分量表示如图3‘,平行于人射面的偶极子P1}二位于坐标原点O并与轴平行r:该偶极子在远
7、区(k妻l)产生的辐射场为曰X_l,.阳2L一_止‘二二一~~:一曰~一,K,IJI一_月一2-匕口slllt,匕(8)图3电偶极子在坐标系中的位置斗兀Q火了r。电偶极子辐射的波为振幅随0变化的球面波焦作大学学报1999年6月垂直于人射面的偶极子J-x‘,P位于坐标原点O与轴重合该偶极子在远区(kr妻l)产生的:辐射场为一凡[eacoss甲一in司。一jkr(9)斋。?总辐射场:为,力力2、+e。eose一rE=EE:L(8甲一sins)一in
