偏振角

偏振角，又稱布儒斯特角（Brewster’s angle）。自然光經電介質界面反射後，反射光為線偏振光。自然光在電介質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，此特定角稱為偏振角，又名布儒斯特角，用θb表示。此規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。首先由英國物理學家D.布儒斯特於1815年發現。

基本介紹

• 中文名：偏振角
• 外文名：polarizing angle;brewster's law
• 又稱：布儒斯特角
• 類型：光學辭彙
• 特點：入射角是偏振角
• 滿足規律：布儒斯特定律

簡介

光以布儒斯特角入射時，反射光與折射光互相垂直。

玻片堆是由許多表面互相平行的玻璃片組成，自然光以布儒斯特角入射時，垂直於入射面的振動分量在每個界面上均要發生反射，而平行於入射面的振動分量則完全不能反射，故從玻片堆透出的光基本上只包含平行分量。玻片堆可用作起偏器。

自然光在兩種各向同性媒質分界面上反射、折射時，當自然光正入射和掠入射時，反射光和折射光仍為自然光；當自然光斜入射時，反射光和折射光都是部分偏振光。反射光中垂直振動多於平行振動，折射光中平行振動多於垂直振動。

布儒斯特定律和偏振角

布儒斯特定律

當入射角滿足關係式 時，反射光為振動垂直於入射面的線偏振光，該式稱為布儒斯特定律（Brewster law) ，i0為偏振角或布儒斯特角。

當光線以起偏振角入射時，反射光和折射光的傳播方向互相垂直，即：

偏振角的計算方式

偏振角等於兩種介質的折光率之比的反正切。

設θ1為入射角，θ2為折射角。則 。

如果反射角和折射角垂直，則：

整理，得：

其中n1和n2為該兩種介質的折射率。

θb為反射角。

偏振角的光學套用

布儒斯特角起偏器

以布儒斯特角入射的自然光經過某一介質材料表面的反射和透射後就會使一部分的s偏振光被反射而透過的是p偏振光和剩餘的s偏振光,所以就可以利用這一原理來獲得透射為純潔的平面偏振光，這就構成了“起偏器”。

考慮自然光在介質分界面上的反射和折射時，可以把它分解為兩部分：一部分是光矢量平行與入射面的P波；另一部分是光矢量垂直於入射面的S波。由於這兩個波的反射係數不用。因此，反射光和折射光一般地就成為偏振 光。當入射光的入射角等於布儒斯特角時,反射光成為線偏振光。根據這一原理，可以利用玻璃片來獲得線偏振光。在一般情況下，只用一片玻璃來獲得強反射的線偏振光、高偏振度的折射光是困難的。在實際套用中，經常採用“片堆”來達到上述的目的。“片堆”是由一組平行的玻璃片(或是其他透明的薄片,如石英片等)疊在一起構成的。

布儒斯特角起偏器 (Brewster anglepolarizer)：現多用多層薄膜代替玻璃來做布儒斯特角起偏器。其中一種用BK7玻璃(折射率為1.51)作為基片，在其上塗上到高折射率二氧化鈦(2.25)和低折射率(1.45)的二氧化矽多層膜，以 56.5° 角入射，效果很好。因其有多層高低折射率膜,故又稱為薄膜偏振器，與常見的二向色微晶製成的所謂“人造”偏振片有別。

濾光設備

在許多光學設備中，都套用布儒斯特定律來製作偏振鏡來做濾光設備。比如偏振墨鏡使用了布儒斯特角的原理來減少從水面或者路面反射的偏振光。攝影師利用相同的原理來減少水面、玻璃或者其他非金屬反射的太陽光。實驗室中，我們也有玻璃堆，布儒斯特鏡等常見設備，利用其獲得雷射及我們實驗所需的螢幕偏振光，可見其套用的廣泛性。

布儒斯特角窗

實驗室中的光學實驗常用到雷射作為光 源，氣體雷射器中使用布儒斯特窗作為雷射束的輸出窗片。氣體雷射器往往要求在輸出光束的光路中不能有絲毫的損耗，而採用布儒斯特窗並在布氏角下入射可以使 rp=0但 tp=1，也就是p偏振分量照射到布儒斯特窗片上的透過率是100%而不產生損耗。

布儒斯特角窗(Brester angle window)，為了獲得偏振光，在共振腔的兩端安置布儒斯特角窗，使光以布儒斯特角入射到視窗。

布儒斯特條紋

布儒斯特條紋(Brewster fringe)：當光通過兩平行放置的等厚玻板時，一條光線在第一板中折射後即穿出，此光線在第一板中反射後分出的光線再經又一次反射後才穿出,而後一條光線僅經折射即行穿出。故二者光程相等,無干涉條紋出現。但若兩板有微小夾角，則二者光程有差別，故產生干涉條紋。