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《反 射 光 偏 振 的 理 論 解 釋 _ 宋 愛(ài) 琴.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、199年6月焦作大學(xué)學(xué)報(bào)t南2第2期J(〕URNALOFJIA()ZIJ(〕IJNIV衛(wèi)RSITYJUll·19,9反射光偏振的理論解釋宋愛(ài)琴李鳳云(焦作工學(xué)院),摘要根據(jù)光與物質(zhì)相互作用的原理采用電偶極子振動(dòng)輻射模型對(duì)反射光,的偏振現(xiàn)象進(jìn)行直觀的解釋并針對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)光的偏振規(guī)律時(shí)存在的一些疑問(wèn)作?；卮痍P(guān)鍵詞光的偏振電偶極子輻射,工科物理〔’l在講授光在二透明介質(zhì)分界面上反射和折射的偏振規(guī)律時(shí)采用實(shí)驗(yàn)的方,,法直接給了當(dāng)自然光以一特定的角度iB人射時(shí)反射光只有垂直于人射面的光振動(dòng)而沒(méi),有平行于人射面的光振動(dòng)而且iB滿足,:__氣‘塵1)gU一n-(,。這就是布儒斯特定律如叫做起偏角或布
2、儒斯特角且此時(shí)有7r70十1,二二二丁(2)Z,,。即當(dāng)人射角為起偏角時(shí)反射光與折射光相互垂直如圖l學(xué)生在學(xué):a習(xí)了反射光的偏振后仍存在如下疑問(wèn)()從理論上怎樣解釋反射光的偏振現(xiàn)象?(b)如果自然光的光振動(dòng)不,是沿著入射面和垂直于人射面的兩個(gè)正交方向分解而是沿著任,意兩正交方向分解反射偏振光的光振動(dòng)仍然垂直于人射面嗎?,。()反射光中平行于入射面的光振動(dòng)能量到哪里去了是否轉(zhuǎn)移到折射光中去了?上面這些問(wèn)題的解釋涉及到光波的電磁場(chǎng)與物質(zhì)相互作用的,,問(wèn)題問(wèn)題的精確解釋比較復(fù)雜在此我們采用簡(jiǎn)單的偶極輻射。圖1布儒斯特定律的原理對(duì)這些問(wèn)題作定性的解釋1用菲涅耳公式解釋布儒斯特定律通常布儒斯特定
3、律是根據(jù)菲涅耳公式進(jìn)行解釋的。菲涅耳公式可以根據(jù)麥克斯韋方程組,,。及電磁場(chǎng)的邊界條件導(dǎo)出[z]在此我們不作推導(dǎo)直接給出菲涅耳公式,:一當(dāng)一平面光波射到兩種不同介質(zhì)的分界面上時(shí)將分成兩個(gè)波個(gè)反射波和一個(gè)折射,。波它們分別遵循反射定律和折射定律假設(shè)平面光波E=A尸(tL‘一庵r)(3):第2期宋愛(ài)琴李鳳云反射光偏振的理論解釋沿著人射面yoz投射到折射率分別為nl和n:的二介質(zhì)的分界,、、面上以iL(=i,)和i:分別表示人射角反射角和xoy杯,。,折射角如圖2示E的方向不一定與人射面垂直或平行但可以把:E分解為垂直于人射面的分量E和平行于人射面的分量。:,戶凡E的正向與圖面垂直并指向讀者
4、E的正向如圖2所示,、(只要在整個(gè)討論中保持統(tǒng)一規(guī)定E和凡的正向可選為上述方向,也可以選為與之相反的方向而不影響結(jié)果的普遍性)。以El、、El,‘和Z:、圖2平面波人射到介質(zhì)分界面E分別表示人射波反射波和折射波的垂直,、、、、,。、、AlALAZpE;pEZ/,分別表示于人射面的電矢量分量其對(duì)應(yīng)振幅分別為以馬、,、、lp,p人射波反射波和折射波的平行于人射面的電矢量分量其對(duì)應(yīng)振幅分別為AA。Zp:A這樣菲涅耳公式可以表示為’l、sn,一2ii1..了、、產(chǎn)A()吸‘2、Z、廠一2、z、子、‘、O4、rs=入萬(wàn)=sini,+12()sAZZsiniZcosil乙介外,sn1+2、li11
5、卜七卜”卜、A()__豆tg(11一12)工A沖tg(11+12)_衛(wèi)史_ZsiniZeosix旦7Asin11+12Cosi;一12)()助()(一,,、,一,t,。式中稱為垂直分量的反射系數(shù)稱為垂直分量透射系數(shù)稱為平行分量的反射系,。數(shù)外稱為平行分量的透射系數(shù),,由式(6)可知自然光投射到兩種不同介質(zhì)的分界面時(shí)當(dāng)入射角滿足關(guān)系i,十幾,一,,,二,。=粵時(shí)『“’‘0、反射司J光了中’沒(méi)有’J振否卜、動(dòng)‘平’行‘J于J人、射,JJ面的曰子分量’因而”.J反‘射J光/目是完/目全偏護(hù)振刀認(rèn)光2’其’電2尹”~以~,~月一~~月~一Ilq。~目,。矢量的振動(dòng)垂直于人射面這個(gè)結(jié)論就是布儒斯
6、特定律而這時(shí)的入射角稱為起偏角或布儒。,。+2一,,1snl一7,25n2·斯特角記為i即將i‘的關(guān)系代人折射定律i‘‘‘可以得至“(‘)式晉2用光與物質(zhì)相互作用的原理解釋布儒斯特定律從光與物質(zhì)相互作用的觀點(diǎn)來(lái)看布儒斯特定律,其物理意義是很明確的。人射光波的電‘磁場(chǎng)在第二個(gè)介質(zhì)中將激發(fā)原子中的電子振動(dòng),因而原子作為振,蕩電偶極子向四周輻射出次級(jí)波這些次級(jí)波在第一個(gè)介質(zhì)中組成反射波,在第二個(gè)介質(zhì)中組成折射波。由于原子振動(dòng)的方向和,光波電矢量的方向相同因此原子的振動(dòng)也可以用平行人射面和,。垂直人射面的兩個(gè)分量表示如圖3‘,平行于人射面的偶極子P1}二位于坐標(biāo)原點(diǎn)O并與軸平行r:該偶極子在遠(yuǎn)
7、區(qū)(k妻l)產(chǎn)生的輻射場(chǎng)為曰X_l,.陽(yáng)2L一_止‘二二一~~:一曰~一,K,IJI一_月一2-匕口slllt,匕(8)圖3電偶極子在坐標(biāo)系中的位置斗兀Q火了r。電偶極子輻射的波為振幅隨0變化的球面波焦作大學(xué)學(xué)報(bào)1999年6月垂直于人射面的偶極子J-x‘,P位于坐標(biāo)原點(diǎn)O與軸重合該偶極子在遠(yuǎn)區(qū)(kr妻l)產(chǎn)生的:輻射場(chǎng)為一凡[eacoss甲一in司。一jkr(9)齋。?總輻射場(chǎng):為,力力2、+e。eose一rE=EE:L(8甲一sins)一in
