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1、線偏振光經(jīng)過界面反射后的偏振情況討論孫璐083001900861、在課堂上，我們已經(jīng)討論了兩種特殊情形：TE波和TM波。TE波'222ZZcos???cosncos????nnsin'21121E??EE0s'0s0sZZcos???cosncos????n2n2sin221121''2Zn21cos??2cosE??EE0s'0s0sZZcos???cosncos????n2n2sin221121TM波'222ZZcos???cosncos????nnsin'12212E??EE0p'0p0pZZcos???cosnc
2、os????n2n2sin212212''2Zn11cos??2cosE??EE0p'0p0pZZcos???cosncos????n2n2sin212121結(jié)論是：出射的反射光和折射光仍為沿原方向的線偏振光。2、下面我們考慮一種更加一般的情形，入射光是沿著任意方向的線偏振光，偏振方向與P'''偏振的夾角為?，反射光夾角為?，折射光為?。則有：'''Es'Es''Estan??;tan??;tan??'''EpEpEp''2''22cos??1?sin??nn?sin?21''2''222不考慮全反射的情況，這時(shí)cos?
3、?1?sin??nn?sin?,21帶入菲涅耳公式可得：2222cos?n??nsin?nsin?'211tan???tan;2222cos?n??nsin?nsin?211''2222tan??[cos?n?nsin??nsin?]tan?211可見反射光與折射光仍為線偏振光，但偏振方向發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，其偏轉(zhuǎn)角與入射角度以及介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。3、下面考慮發(fā)生全反射時(shí)候的情況。光從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì)，若入射角大于?，使得cn2sin???n?1，在界面上會(huì)發(fā)生全反射。只能在第一種介質(zhì)中觀察到反射光而不能在cn1''sin?2i
4、2第二種介質(zhì)中觀察到折射光。這時(shí)cos??in()?1?sin?；帶入菲涅爾公sin?nc式：22'cos????insinEE?ss22cos????insin222'ncos????isinnEE?pp222ncos????isinn從上式可以看到，反射光與入射光的振幅是相等的。22i?Z?cos???isin?n?Zesss定義222i?pZ?ncos???isin?n?Zepp22sin??n??arctanscos?其中，22sin??n??arctanp2ncos?'?2i?E?esEss帶入后：'?2i?E
5、?epEpp22cos??sin?n不同偏振方式的波存在相位差??2(???)?2arctan()。ps2sin?由上式可知，反射光可能為橢圓偏振光、線偏振光、圓偏振光。（1）若要反射光仍為線偏振光，則需滿足cos????1或sinn。前者滿足的條件為掠入射，而后者滿足的條件為剛好為全反角入射。（2）一般情況下，反射光為橢圓偏振光。如果入射光的偏振方向與光平面夾角成45°，則兩種不同偏振方向的入射波振幅相等，而前面已經(jīng)得出反射波振幅等于入射波振幅，所以反射波振幅也相等，這時(shí)可能出現(xiàn)圓偏振光。1242圓偏振還要求????(
6、2m1)/2，由此可求得??n?1?n?6n?1，要使該242試成立，需滿足條件nn?6??10，解得nn?3?8或?3?8，由于n<1，所以11排除前一個(gè)答案，得到圓偏振對(duì)介質(zhì)折射率的要求是n'???2.415，也就是說n38?光密介質(zhì)的相對(duì)折射率要高達(dá)2.415才能夠發(fā)生圓偏振。這對(duì)一般透明介質(zhì)來說是不能實(shí)現(xiàn)的。在金剛石可以達(dá)到。但我們這里可以用數(shù)值模擬來看看情況如何。在n=1.5(一般玻璃)和n=2.415(前面計(jì)算得出)時(shí)分別做入射角??與的關(guān)系圖，如下圖所示：通過數(shù)值模擬計(jì)算，發(fā)現(xiàn)在這個(gè)值仍然不能滿足圓偏振。檢
7、查之后發(fā)現(xiàn)我們的推導(dǎo)中少了???這個(gè)條件。21242下面采用數(shù)值解法，發(fā)現(xiàn)??n?1?n?6n?1只有取負(fù)號(hào)時(shí)有解。（左圖表示取正2號(hào)，右圖則表示取負(fù)號(hào)）4、總結(jié)（1）入射線偏振光為橫電波或橫磁波時(shí)，反射光和折射光仍為線偏振，且偏振方向不變。（2）入射線偏振光與光平面有一個(gè)任意夾角是，反射光和折射光仍為線偏振光，但偏振方向發(fā)生改變。其改變情況與入射角度，以及材料的折射系數(shù)有關(guān)。（3）當(dāng)發(fā)生全反射時(shí)，如果入射光為全反角入射或掠入射，反射光仍為線偏振。而一般情況下為橢圓偏振。滿足入射光偏振角為45°，且折射系數(shù)很大的時(shí)候會(huì)出
8、現(xiàn)圓偏振。參考文獻(xiàn)：《線偏振光與入射面有夾角時(shí)的偏振態(tài)》黃紅強(qiáng)《線偏振光反射特點(diǎn)分析》劉雨龍
