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光的偏振与布儒斯特角
2022-12-22
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布儒斯特角,又称偏振角(Brewster’s angle),是自然光经电介质界面反射后,反射光为线偏振光所应满足的条件。首先由英国物理学家D.布儒斯特于1815 年发现。自然光在电介质界面上反射和折射时,一般情况下反射光和折射光都是部分偏振光,只有当入射角为某特定角时反射光才是线偏振光,其振动方向与入射面垂直,此特定角称为布儒斯特角或起偏角,用θb表示。此规律称为布儒斯特定律。光以布儒斯特角入射时,反射光与折射光互相垂直。


当光线从空气(介质1,严格地说应该是真空)射入介质2时,布儒斯特角的正切值等于介质2的折射率n。由于介质的折射率是与光波长有关的,对同样的介质,布儒斯特角的大小也是与光波长有关的。以光学玻璃折射率1.4-1.9计算,布儒斯特角大约为54-62度左右。当入射角偏离布儒斯特角时,反射光将是部分偏振光。


下图:相机拍照时镜头未加偏振镜(相机与被拍物体夹角为45度)

下图镜头加偏振滤镜后拍摄的。相机指向与玻璃仍然是45度角左右。虽然偏振镜消去了大部分的反射光,但是仍然有一部分反射光存在。这是因为在45度角离布儒斯特角甚远,玻璃面上的反射光是部分偏振光,偏振滤光镜无法把这样的反射光全部滤去。

下图相机与玻璃面的夹角大约在55度,基本上等于布儒斯特角。从玻璃面上反射光是线偏振光,用偏振滤光镜可以把反射光几乎全部滤去。