2.5 反射率和透射率的偏振特性
2.4反射率和透射率的相位特性(精)
rs
rs
C
B 41.8
33.7 30 60
0
-0.5
ห้องสมุดไป่ตู้
rp
0
-1.0
90
1
0
B C /2
1
n1=1.5, n2=1.0
（2）光波由光密介质射向光疏介质 (n1>n2)
p 分量的反射系数 rp 在1< B 范围内，rp< 0，说明反 射光中的 p 分量相对入射光中的 p 分量有 相位突 变，如右图所示。
1.0 0.5 0
rp
tp ts
3.2 2.8 2.4 2.0
rs rp ts tp
n1=1.5, n2=1.0
-0.5
rs
0 30
B
56.3 60
1.6 1.2 0.8
-1.0 n1=1.0, n2=1.5
90
1
0.4 0.0 0 10 20 30 40 50
n1=1.5, n2=1.0
2．反射光与入射光的相位关系
1.0 0.5 0
rs
C B 41.8
33.7 30 60
rs
-0.5
rp
0
-1.0 n1=1.5, n2=1.0
90
1
0
B C /2
1
（2）光波由光密介质射向光疏介质 (n1>n2)
而在B < 1 <c 范围内，rp > 0 说明反射光中的 p 分量与入射光中的 p 分量相位相同，如右图所示。
Erp Ers k i n1 n2 Erp Ers Erp
1 2
O
kr
2
Ers k t
反射光的偏振特性
反射光的偏振特性—布儒斯特角的测量1808年马吕斯（1775-1812）发现了光的偏振现象。
通过深入研究，证明了光波是横波，使人们进一步认识了光的本质。
随着科学技术的发展，偏振光技术在各个领域都得到了广泛应用，特别是在光学计量、实验应力分析、晶体性质研究和激光等方面更为突出。
在我们日常生活和工作中，太阳光、照明用光一般多为自然光。
而自然光经过一些材料的反射和透射后可能变成部分偏振光。
自然光经过一些特殊材料，如偏振片或双折射晶体材料制作的棱镜后，就会变成线偏振光。
线偏振光经过波片后就可能成为椭圆偏振光。
【目的与要求】1.用最小偏向角法测量棱镜材料的折射率。
2.测量通过起偏器、1/4波片后的光的偏振特性，了解线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的特点。
3.通过观察从棱镜材料表面反射回来的光的偏振特性，了解反射光的偏振特性，测量出布儒斯特角。
4.用测量值验证布儒斯特角公式的正确性。
【实验原理】一、棱镜材料的折射率的测量根据几何关系可以证明入射光与出射光之间的夹角为：δ=i＋γ/－A，而且δ有一个极小值δmin ，可以证明：当光束偏转角为δmin时，有i=γ/γ= i/，此时δ=2i－A 即i=（δ＋A）/2而A=γ＋i/=2γγ=A/2由（–1）式可得：n=sin[(A+δmin)/2]/sin(A/2) （–2）因此，只要我们测量出δmin，用（–2）就可得到材料相对于该测量光的折射率n。
二、偏振光光是一种横波，它的振动方向是与传播方向相互垂直的。
偏振是指光波的振动方向在空间上的一种相对取向的现象。
当这个振动方向在垂直于传播方向的平面内可取所有可能的方向，并且没有一个方向占优势时，我们称之为自然光或非偏振光。
而如果有某一个方向上的振动占优势时，则称之为部分偏振光。
只有一个单一的振动方向的光叫线偏振光，而在一个振动周期内其振动矢量的端点的轨迹为一个圆或椭圆时，我们称之为圆偏振光或椭圆偏振光。
在我们日常生活和工作中，太阳光、照明用光一般多为自然光。
光学中的透射与反射率关系分析
光学中的透射与反射率关系分析光学是研究光的传播、反射、折射和干涉等现象的学科。
在光学中，透射与反射是两种常见的光传播方式。
透射是指光线经过介质界面时一部分穿过介质而改变传播方向，而反射则是指光线遇到介质界面时一部分返回原来的介质中。
透射与反射之间的关系是光学研究中一个重要的课题。
透射与反射率是描述透射与反射关系的重要参数。
透射率是指光线穿过介质界面的能力，用来描述透射光的强度与入射光的强度之比。
它的数值范围在0到1之间，可大致理解为透射光的亮度。
反射率则是指光线从介质界面上反射回来的能力，用来描述反射光的强度与入射光的强度之比。
同样，反射率的数值范围也在0到1之间。
透射和反射率的大小与介质的性质以及入射角度有关。
首先考虑入射角度。
当光线从一个介质射入另一个介质时，入射角度不同会影响透射和反射的强度。
根据斯涅尔定律，入射角和折射角之间存在一定的关系。
当入射角度增大时，折射角度也会随之增大，这会导致透射光的强度变弱，反射光的强度增加。
此外，介质的折射率也会对透射与反射率产生影响。
折射率是介质对光传播速度的衡量，它与光线的入射角度有关。
当光线从一个折射率较低的介质射入折射率较高的介质时，透射光的强度会减小，反射光的强度相应增大。
折射率的大小取决于介质的性质，例如密度、组分等。
透射和反射率还受到介质的吸收和散射等因素的影响。
介质对光的吸收是指光在介质中被吸收从而丧失能量的现象。
吸收的强度随着光的频率而变化，在特定的波长范围内吸收较强。
这会导致透射率减小，即透射光的强度变弱，反射光相应增加。
散射是指光在介质中受到微观颗粒或界面的扰动而改变传播方向的现象。
散射造成的光强度的变化很大，会导致透射率和反射率的不确定性增加。
总之，光学中的透射与反射率关系是一个复杂的问题，涉及到入射角度、折射率、吸收和散射等多个因素的综合作用。
在实际应用中，人们根据特定的要求来控制透射和反射率，以实现光学器件的设计和优化。
这对于光学技术的发展具有重要意义，也为我们更深入地理解光的传播与相互作用提供了一种途径。
反射率和透射率的关系
反射率和透射率的关系反射率和透射率，这两个物理量听起来可能很陌生，但它们之间有着千丝万缕的关系。
究竟反射率和透射率的关系是什么？本文将对这个问题进行详细的阐述，以及它们之间的关系。
首先，我们来了解一下反射率和透射率，他们分别是什么。
反射率是指一种物体表面对外界光源的反射率，它是一种物理量，可以表示光线照射到物体表面反射出去的比例。
透射率是指一种物体表面对外界光源的透射率，它也是一种物理量，可以表示光线照射到物体表面后，被物体吸收的比例。
接下来，就是反射率和透射率的关系，它们之间的关系是什么？这里就要引入一个新的物理量——衰减率，衰减率是指物体表面对外界光源的衰减率，它也是一种物理量，可以表示光线照射到物体表面时，发生衰减的比例。
而反射率、透射率和衰减率之间，有着以下的关系：反射率＋透射率＋衰减率＝1这个公式简单明了，表明反射率、透射率和衰减率之间是相互关联的，它们三者之和一定等于1。
那么，在实际应用中，反射率和透射率的关系是怎样的呢？实际上，反射率和透射率是对立的，也就是说，当反射率增加时，透射率就会减少，反之亦然。
这是因为光线照射到物体表面时，只有三种可能性：反射、吸收和透射，所以反射率和透射率之间是有一定的相关性的。
最后，要注意的是，反射率和透射率之间的关系受到物体表面的结构和材料的影响，这些因素会影响到反射率和透射率之间的比例。
因此，在实际应用中，要根据不同的物体表面结构和材料来确定反射率和透射率之间的比例，以正确的比例来达到最佳的效果。
综上所述，反射率和透射率之间有着千丝万缕的关系，它们之间的关系是以反射率＋透射率＋衰减率＝1的方式表示的，反射率和透射率之间是对立的，而实际应用中，反射率和透射率之间的关系受到物体表面的结构和材料的影响，要根据不同的物体表面结构和材料来确定反射率和透射率之间的比例，以正确的比例来达到最佳的效果。
什么是光的反射率和透射率
什么是光的反射率和透射率？
光的反射率和透射率是光学中两个重要的概念，用于描述光在界面上的反射和透射行为。
下面我将详细解释光的反射率和透射率，并介绍它们的原理和特点。
1. 光的反射率：
光的反射率是指光在从一个介质到达另一个介质的界面上发生反射的比例。
反射率通常用R 表示，是一个介于0和1之间的数值。
反射率决定了光在界面上的反射强度和方向。
光的反射率具有以下特征：
-光的反射率是光学中的重要概念，用于描述光在界面上的反射行为。
-反射率取决于入射角度和介质的折射率，不同入射角度和介质对光的反射率产生不同的影响。
-反射率可以通过测量反射光强度和入射光强度的比值来计算，即反射率等于反射光强度除以入射光强度。
2. 光的透射率：
光的透射率是指光在从一个介质到达另一个介质的界面上发生透射的比例。
透射率通常用T 表示，也是一个介于0和1之间的数值。
透射率决定了光在界面上的透射强度和方向。
光的透射率具有以下特征：
-光的透射率是光学中的重要概念，用于描述光在界面上的透射行为。
-透射率取决于入射角度和介质的折射率，不同入射角度和介质对光的透射率产生不同的影响。
-透射率可以通过测量透射光强度和入射光强度的比值来计算，即透射率等于透射光强度除以入射光强度。
光的反射率和透射率是光学中的重要概念。
光的反射率描述了光在界面上反射的比例和方向，反射率取决于入射角度和介质的折射率。
光的透射率描述了光在界面上透射的比例和方向，透射率也取决于入射角度和介质的折射率。
理解光的反射率和透射率可以帮助我们分析和研究光学现象，并应用于光学设计和工程中。
反射光的偏振特性
反射光的偏振特性—布儒斯特角的测量1808年马吕斯（1775-1812）发现了光的偏振现象。
通过深入研究，证明了光波是横波，使人们进一步认识了光的本质。
随着科学技术的发展，偏振光技术在各个领域都得到了广泛应用，特别是在光学计量、实验应力分析、晶体性质研究和激光等方面更为突出。
在我们日常生活和工作中，太阳光、照明用光一般多为自然光。
而自然光经过一些材料的反射和透射后可能变成部分偏振光。
自然光经过一些特殊材料，如偏振片或双折射晶体材料制作的棱镜后，就会变成线偏振光。
线偏振光经过波片后就可能成为椭圆偏振光。
【目的与要求】1.用最小偏向角法测量棱镜材料的折射率。
2.测量通过起偏器、1/4波片后的光的偏振特性，了解线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的特点。
3.通过观察从棱镜材料表面反射回来的光的偏振特性，了解反射光的偏振特性，测量出布儒斯特角。
4.用测量值验证布儒斯特角公式的正确性。
【实验原理】一、棱镜材料的折射率的测量根据几何关系可以证明入射光与出射光之间的夹角为：δ=i＋γ/－A，而且δ有一个极小值δmin ，可以证明：当光束偏转角为δmin时，有i=γ/γ= i/，此时δ=2i－A 即i=（δ＋A）/2而A=γ＋i/=2γγ=A/2由（–1）式可得：n=sin[(A+δmin)/2]/sin(A/2) （–2）因此，只要我们测量出δmin，用（–2）就可得到材料相对于该测量光的折射率n。
二、偏振光光是一种横波，它的振动方向是与传播方向相互垂直的。
偏振是指光波的振动方向在空间上的一种相对取向的现象。
当这个振动方向在垂直于传播方向的平面内可取所有可能的方向，并且没有一个方向占优势时，我们称之为自然光或非偏振光。
而如果有某一个方向上的振动占优势时，则称之为部分偏振光。
只有一个单一的振动方向的光叫线偏振光，而在一个振动周期内其振动矢量的端点的轨迹为一个圆或椭圆时，我们称之为圆偏振光或椭圆偏振光。
在我们日常生活和工作中，太阳光、照明用光一般多为自然光。
光学基础知识光的偏振和反射率
光学基础知识光的偏振和反射率光学，作为一门研究光和光现象的科学，是现代科学中重要的一部分。
在光学基础知识中，光的偏振和反射率是两个重要的概念。
本文将对光的偏振和反射率进行详细的介绍和解释。
一、光的偏振光波是由电场和磁场垂直于传播方向而组成的电磁波。
在自然界中，光波的电场可以沿任意方向振动，这样的光波称为非偏振光。
但是，经过某些材料或装置的作用后，光波的电场会被限制在某个特定的方向上振动，这样产生的光波称为偏振光。
光的偏振状态可以通过偏振片来实现。
偏振片是一种特殊的光学元件，它可以使只有振动方向与其相同的光通过，而将其他方向上的光吸收或者转换成其他形式。
偏振片可以分为线偏振片和圆偏振片两种。
线偏振片能够使只有一个特定方向上振动的光通过，而其他方向上振动的光则被阻止。
线偏振片常用于光的偏振实验和应用中。
圆偏振片能够使振动方向按照一定轨迹旋转的光通过。
它常用于光学测量中，用来检测物体的性质和特征。
二、光的反射率反射率是指光线在两种介质的交界面上发生反射的程度。
光线从一种介质的表面射入另一种介质时，会发生折射和反射。
而反射率就是反射光强度与入射光强度之比。
根据光的偏振状态和入射角度的不同，反射率也会有所变化。
在一般情况下，光线在垂直入射时的反射率称为垂直入射光的反射率，而在斜入射时的反射率称为斜入射光的反射率。
光的反射率还与介质的性质有关。
不同的材质对光的吸收和反射的能力也不同，因此它们的反射率也存在差异。
除了光线的入射角度和介质性质，表面的光洁度、抛光程度和是否存在涂层等因素也会影响光的反射率。
通常情况下，高度抛光的表面和有特殊涂层的表面会有更高的反射率。
三、光的偏振和反射率的应用光的偏振和反射率在生活和科学研究中都有重要的应用。
在光学仪器和设备中，偏振片的应用非常广泛。
例如，在3D电影中，观众戴上特制的偏振眼镜后，可以通过偏振片实现左右眼只接收到相应偏振方向的光信号，从而实现立体效果。
光的反射率在材料表面处理和光学涂层的应用中非常重要。
反射光与折射光的偏振
反射光与折射光的偏振自然光可分解为振动方向互相垂直的两种光。
自然光射到两种透明介质的分界面上发生反射和折射时，由于反射率和折射率与光的振动方向有关，反射光和折射光都将成为部分偏振光，在特殊情况下，反射光将是线偏振光。
用E P 表示平行于入射面的电矢量振动的振幅，E P1、E ’P1、E ’P2分别代表入射光、反射光和折射光的电矢量振动的振幅；i 表示入射角，r 表示折射角，则根据菲涅耳公式（参见“菲涅耳公式”），反射比,)tan()tan(p1p1p r i r i E E r +-='=（1） 透射比).cos()sin(cos sin 2p12p p r i r i ir E E t -+==(2)用S E 表示垂直于入射面的电矢量振动的振幅,1S E 、1S E '、2S E 分别代表入射光、反射光和折射光的电矢量振动的振幅，则反射比,)sin()sin(11r i r i E E r S S S +--='=（3） 透射比).sin(cos sin 212r i ir E E t S S S +==（4）由（1）式可知，当2π=+r i时，0/11P ='E E P。
这表示反射光中没有平行于入射面的电矢量，即反射光成为垂直于入射面的线偏振光。
所以这是利用反射从自然光得到偏振光的一种方法。
这时的入射角i 叫做偏化角，通常用p i 表示。
由于rr n i n r i sin ,sin sin ,22p 1p ==+πp cos i =，所以.arctan ,tan 12p 12p n ni n n i ==（5） 这个公式所表示的规律叫做布儒斯特定律，p i 又叫布儒斯特角。
反射引起偏振的现象是法国物理学家马吕斯（Malus,Etienne Louis,1775～1812）在1808年发现的。
反射起偏的规律，即布儒斯特定律，是英国物理学家布儒斯特（Breuster,D.B.1781～1868）在1812年发现的。
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①自然光正入射(1= 00)和掠入射界面(1 900)时，
Rs Rp , Ts =Tp
因而
Pr =Pt =0
100%
R
即反射光和折射光 仍为自然光。
50%
Rs
0% 0
B
Rn Rp
90
1
n1< n2
②自然光斜入射界面时，因 Rs 和 Rp、Ts 和 Tp 不相 等，所以反射光和折射光都变成部分偏振光。
(160)
sin(1 2 ) n1 cos 1 n2 cos 2 rs = sin(1 2 ) n1 cos 1 n2 cos 2
没有优势方向
自然光的分解
1. 偏振度
部分偏振光
部分偏振光
垂直板面的光振动较强
部分偏振光的分解
平行板面的光振动较强
完全偏振光
向 传播方
面 振 动
面对光的传播方向看
光振动垂直板面
光振动平行板面
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
线偏振光
.
. . . .
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
IM Im p IM Im (154)
1. 偏振度
IM Im p IM Im (154)
式中，IM 和 Im 分别为两个特殊（正交）方向上所对 应的最大和最小光强。 ①对于完全非偏振光，P = 0； ②对于完全偏振光，P = l； ③一般的 P 值表示部分偏振光，P 值愈接近 l，光的 偏振程度愈高。
①在完全非偏振光中，Ws Wp ； ②在部分偏振光中， Ws Wp ； ③在完全偏振光中，或 Ws 0 或 Wp 0 。
1. 偏振度
为表征光波的偏振特性，引入偏振度 P。偏振度的定 义是，在部分偏振光的总强度中完全偏振光所占的比 例，即
IL p I总 (153)
偏振度还可以表示为
Rn
(156)
1）自然光的反射、折射特性 相应的反射光偏振度为
pr I rp I rs I rp I rs = Rp Rs Rp Rs (157)
折射光的偏振度为
pt I tp I ts I tp I ts = Tp Ts Tp Ts (158)
根据前面有关反射率和折射率的讨论，在不同入射角 的情况下，自然光的反射、折射和偏振特性如下：
sin(1 2 ) n1 cos 1 n2 cos 2 rs = sin(1 2 ) n1 cos 1 n2 cos 2
tg (1 2 ) n2 cos 1 n1 cos 2 rp = tg (1 2 ) n2 cos 1 n1 cos 2
(136)
(138)
Wr R r2 Wi
n2 n1 Rn = n2 n1
2
(159)
④自然光斜入射至界面上时，反射率为
1 sin 2 (1 2 ) tan 2 (1 2 ) Rn = 2 2 2 sin (1 2 ) tan (1 2 )
B 41.8
33.7 30 60 90
-1.0
0
1
-1.0
1
n1=1.0, n2=1.5
n1=1.5, n2=1.0
1）自然光的反射、折射特性 自然光的反射率为
Wr Rn Win (155)
由于入射的自然光能量 Win Wis Wip 且 Wis Wip
Wrs Wrp Win Wrs Wrp 1 = (Rs +Rp ) 2Wis 2Wip 2
自然光
线偏振光
.
. . . .
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
线偏振光
. . . .
.
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
线偏振光
. . . .
.
检偏器
起偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
线偏振光
. . . .
.
检偏器
起偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
. . . .
.
检偏器
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
自然光
. . . .
.
检偏器
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
自然光
. . . .
.
检偏器
1. 偏振度
为便于研究，可将任意光矢量视为两个正交分量 （例如，s 分量和 p 分量）的组合，因此，任意光 波能量都可表示为
W Ws Wp
自然光
线偏振光
. . . .
.
检偏器
起偏器
两偏振片的偏振化方向相互垂直，光强为零。
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
自然光
.
. . . .
检偏器
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
自然光
.
. . . .
检偏器
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
自然光
. . . .
.
检偏器
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
2.5 反射率和透射率的偏振特性 1. 偏振度 前面讨论了平面光波控其光矢量端点的变化轨迹定义 的线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的偏振持性。
实际上，由普通光源发出的光波都不是单一的平面波， 而是许多光波的总和：它们只有一切可能的振动方向。
1. 偏振度 如果由于外界的作用，使各个振动方向上的振动强度 不相等，就变成部分偏振光。如果光矢量有确定不变 的或有规则变化的振动方向，则称为完全偏振光。部 分偏振光可以看作是完全偏振光和自然光的混合，而 完全偏振光若不特别说明，都是指线偏振光。 自然光（完全非偏振光）
R R100%1来自0%50%50%
Rs
0% 0
Rs
90
B
Rn Rp
1
0% 0
Rp
B C
n1> n2
90
1
n1< n2
③自然光正入射界面时，反射率为
n2 n1 Rn = n2 n1
2
(159)
例如： (a)光由空气（n1=1）正入射至玻璃（n2=1.53）时， Rn=4.3%； (b)正入射至红宝石（n=1.769）时，Rn=7.7%； (c)正入射至锗片（n3=4）时，Rn =36%。
2．反射和折射的偏振特性 通常，rs rp ， ts tp，因此，反射光和折射光的偏振 状态相对入射光发生变化。即使入射光是线偏振光， 其反射光和折射光的振动方向也会发生变化。
1.0 1.0 0.5 0 -0.5 90
0.5
0 -0.5
rp rs
30
tp ts
rs
rp
0
C
B
56.3 60