Question

自然光经反射和折射后的光的偏振方向为什么是垂直的

Answer 1

并非如此。自然光是没有偏振角度的，也就是说各向同性，非偏振光。经过反射面的反射后产生了某个方向的偏振，这个偏振角度由菲涅尔公式描述。

光是横波，特性是它的振动是有极性的。在与传播方向垂直的平面上，它可以向任一方向振动。一般把光波电场振动方向作为光振动方向。如果一束光线都在同一方向上振动，就称它们是偏振光，或严格一点，称为完全偏振光。一般的自然光在各个方向振动是均匀分布的，是非偏振光。但是，光滑的非金属表面在一定角度下（称为布儒斯特角，与物质的折射率有关）反射形成的眩光是偏振光。偏离了这个角度，就会有部分非偏振光混杂在偏振光里，这种光线为部分偏振光。

以下是自然光反射后产生偏振的过程：

Answer 2

这是布鲁斯特定律，详细推导过程可以查阅大学光学教材或者电磁场理论中的边界条件。