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光的偏振與布儒斯特角
2022-12-22
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布儒斯特角,又稱偏振角(Brewster’s angle),是自然光經(jīng)電介質(zhì)界面反射后,反射光為線偏振光所應(yīng)滿足的條件。首先由英國物理學(xué)家D.布儒斯特于1815 年發(fā)現(xiàn)。自然光在電介質(zhì)界面上反射和折射時,一般情況下反射光和折射光都是部分偏振光,只有當入射角為某特定角時反射光才是線偏振光,其振動方向與入射面垂直,此特定角稱為布儒斯特角或起偏角,用θb表示。此規(guī)律稱為布儒斯特定律。光以布儒斯特角入射時,反射光與折射光互相垂直。


當光線從空氣(介質(zhì)1,嚴格地說應(yīng)該是真空)射入介質(zhì)2時,布儒斯特角的正切值等于介質(zhì)2的折射率n。由于介質(zhì)的折射率是與光波長有關(guān)的,對同樣的介質(zhì),布儒斯特角的大小也是與光波長有關(guān)的。以光學(xué)玻璃折射率1.4-1.9計算,布儒斯特角大約為54-62度左右。當入射角偏離布儒斯特角時,反射光將是部分偏振光。


下圖:相機拍照時鏡頭未加偏振鏡(相機與被拍物體夾角為45度)

下圖鏡頭加偏振濾鏡后拍攝的。相機指向與玻璃仍然是45度角左右。雖然偏振鏡消去了大部分的反射光,但是仍然有一部分反射光存在。這是因為在45度角離布儒斯特角甚遠,玻璃面上的反射光是部分偏振光,偏振濾光鏡無法把這樣的反射光全部濾去。

下圖相機與玻璃面的夾角大約在55度,基本上等于布儒斯特角。從玻璃面上反射光是線偏振光,用偏振濾光鏡可以把反射光幾乎全部濾去。