偏光显微镜布鲁斯特角计算公式

从介电（或绝缘）材料的平面反射的光通常会部分偏振，反射光的电矢量在与材料表面平行的平面中振动。反射偏振光的表面的常见示例是不受干扰的水，玻璃，塑料片和高速公路。在这些情况下，具有与表面平行的电场矢量的光波比具有不同取向的光波被更大程度地反射。本教程演示了从透明介质以特定角度（布鲁斯特角）反射的光的偏振效果。

本教程以入射光初始化，该入射光具有预选择的波长（426纳米），该波长会撞击具有特定折射率的矩形介电介质的表面。要操作本教程，请使用“折射率”滑块在1.0到3.0之间改变该值。平移此滑块时，入射光波角会发生变化，以保持正确的布鲁斯特角以反射偏振光。的波长滑块可以用于调整入射光波的波长。尽管改变波长与布鲁斯特角的计算无关，但可以帮助提高对比度，从而使教程的观看更为轻松。移动视角 滑块旋转矩形介质的方向以给出该现象的不同透视图。

绝缘表面的光学特性决定了偏振光的准确反射量。反射镜不是很好的偏振器，尽管各种各样的透明材料都可以用作非常好的偏振器，但是只有当入射光角在一定范围内取向时，反射镜才是很好的偏振器。反射的偏振光的重要特性是偏振度取决于光的入射角，随着入射角的减小，观察到偏振量的增加。

当考虑非偏振光在平坦绝缘表面上的入射时，存在一个独特的角度，所有反射光波都被偏振成一个平面。该角度通常称为布鲁斯特角，对于通过空气传播的光束，可以使用以下公式轻松计算出该角度：

n = sin(θi)/sin(θr) = sin(θi)/sin(θ90-i) = tan(θi)

其中n是反射光的介质的折射率，θ(i)是入射角，θ(r)是折射角。通过检查方程式，很明显可以通过布儒斯特角确定未知样品的折射率。此功能在不透明材料的情况下特别有用，该不透明材料对透射光具有高吸收系数，从而使通常的斯涅尔定律公式不适用。通过反射技术确定偏振量还可以简化在未标记的偏振膜片上搜索偏振轴的过程。

对于从透明介质的平坦表面反射的单束光线，其折射率比空气高，布鲁斯特角背后的原理如图1所示。入射光线仅使用两个电矢量振动平面绘制，但旨在表示在垂直于传播方向的所有平面中均具有振动的光。当光束以临界角（布鲁斯特角；以变量θ表示）到达表面时在图1中），反射光束的偏振度为100％，电矢量的方向垂直于入射平面并平行于反射面。入射平面由入射波，折射波和反射波定义。折射射线与反射射线成90度角定向，并且仅部分偏振。

对于水（折射率为1.333），玻璃（折射率为1.515）和钻石（折射率为2.417），临界角（布鲁斯特角）分别为53度，57度和67.5度。从高速公路表面以布儒斯特角反射的光通常会产生令人烦恼和分散注意力的眩光，这可以通过在炎热的晴天观察高速公路的遥远部分或游泳池表面来轻松显示。现代激光器通常利用布鲁斯特角来从位于激光腔末端附近的镜面处的反射产生线性偏振光。