发布时间：2026-2-24

一、P光和S光是基于光的偏振方向相对于入射平面（即入射光线与界面法线所构成的平面） 来定义的两种线偏振光。

1、关键参照物：入射平面
首先，想象一束光倾斜照射到两种介质的界面上（例如，从空气射向玻璃）。
入射光线和界面法线（垂直于界面的线）构成了一个平面，这个平面就叫做 “入射平面”。
2、P光和S光的定义
P光：全称 Parallel-polarized light（平行偏振光）。
偏振方向：其电矢量平行于入射平面。
记忆方法：P = Parallel（平行）。

S光：全称 Senkrecht-polarized light（垂直偏振光）。“Senkrecht”是德语“垂直”的意思。
偏振方向：其电矢量垂直于入射平面。
记忆方法：S = Senkrecht / Perpendicular（垂直）。
图示理解：伸出你的右手，拇指代表光的传播方向，其余四指代表电矢量的振动方向。如果振动方向在拇指和法线确定的平面内“上下”摆动，就是P光；如果是在“左右”方向摆动（垂直于该平面），就是S光。

二、为什么需要区分P光和S光？

因为它们在与介质界面相互作用时，行为非常不同。这种差异主要体现在它们的反射率和透射率上。
1、反射率的差异 - 菲涅耳公式
描述光在界面上反射和折射的菲涅耳公式，就是对P光和S光分别给出的。
一般来说，在非正入射的情况下，S光的反射率总是高于P光。
这意味着，当非偏振光（包含所有偏振方向）斜入射时，反射光中S光的成分会更多，因此反射光会变成部分偏振光（以S偏振为主）。
2、布儒斯特角 - 一个关键现象
这是P光独有的特性。
存在一个特定的入射角，称为 布儒斯特角。
当光以布儒斯特角入射时，P光的反射率会变为零！所有P光能量都折射进入第二种介质。
此时的反射光是100%的S偏振光。
应用：这是产生完全线偏振光最简单的方法之一（例如，相机的偏振镜就利用了这一原理来消除玻璃或水面的反射眩光）。
3、相位变化的差异
在反射时，P光和S光可能经历不同的相位跃变（例如，从0变为π），尤其是在全内反射时，这对于设计光学薄膜和波导至关重要。

三、重要应用领域

偏振器件
1、偏振分光棱镜：
利用P光和S光在介质膜上的反射率差异，可以将一束光中的P光和S光完全分开，从两个不同的方向输出。
2、布儒斯特窗：
在激光腔中使用，以布儒斯特角放置的窗户对P光几乎没有损耗，从而让激光输出为高度偏振的P光。
3、薄膜光学与增透/增反膜：
设计光学镜头上的增透膜时，必须同时考虑P光和S光，并优化其在设计角度下的性能。
反射镜（如激光腔中的反射镜）也需要对P光和S光都有高反射率。
4、椭圆偏振测量术：
通过测量光在样品表面反射后，P光和S光之间的振幅比和相位差的变化，可以极其精确地测定薄膜的厚度和光学常数。

总结对比表

特性	P光 (平行偏振光)	S光 (垂直偏振光)
定义	电矢量振动方向平行于入射平面	电矢量振动方向垂直于入射平面
反射率	一般较低，在布儒斯特角时为零	总是高于P光
布儒斯特角	反射光完全消失	反射光为100% S偏振
相位变化	反射时可能有特定的相位跃变，与S光不同	反射时可能有特定的相位跃变，与P光不同
主要应用	产生线偏振光（布儒斯特窗）、低损耗传输	产生线偏振光（反射）、偏振分光

总而言之，P光和S光的区分，是分析光与界面相互作用（反射、折射、干涉）的基础框架。只要涉及到倾斜入射的光学系统，就必须考虑这两种偏振态的独立行为。

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