菲涅耳公式與半波損失

《菲涅耳公式與半波損失》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、（三）菲涅耳公式及其討論（電磁場(chǎng)的連續(xù)條件）表示反射波、折射波與入射波的振幅和位相關(guān)系（1）S波（垂直于入射面分量）的菲涅耳公式S波的振幅反射系數(shù)S波的振幅透射系數(shù)（2）P波（平行于入射面分量）的菲涅耳公式P波的振幅反射系數(shù)P波的振幅透射系數(shù)對(duì)于的垂直入射的特殊情況，可得相對(duì)折射率（二）反射和折射時(shí)的振幅關(guān)系菲涅耳公式給出反射波或折射波與入射波的振幅的相對(duì)變化，用振幅反射、透射系數(shù)來(lái)表示，并隨入射角而變。圖見P191當(dāng)時(shí)，即掠入射時(shí)，即沒有折射光波。光從光疏介質(zhì)入射到光密介質(zhì)（如空氣射向玻璃）當(dāng)時(shí)，即垂直入

2、射時(shí)，都不為零，表示存在反射波和折射波。隨θ1的增大而減小隨θ1的增大而增大，直到等于1值在時(shí)，有=0，即反射光波中沒有p波，只有s波，產(chǎn)生全偏振現(xiàn)象。光從光密介質(zhì)入射到光疏介質(zhì)（n<1時(shí)）當(dāng)時(shí)，即垂直入射時(shí)，都不為零，表示存在反射波和折射波。當(dāng)（θc為θ2=900時(shí)對(duì)應(yīng)的θ1）時(shí)，表示發(fā)生全反射現(xiàn)象，有都大于1，且隨θ1的增大而增大（三）相位變化隨著θ1的變化只會(huì)出現(xiàn)正值或負(fù)值的情況，表明所考慮的兩個(gè)場(chǎng)同相位（振幅比取正值），或者反相位（振幅比取負(fù)值），相應(yīng)的相位變化或是零或是對(duì)于折射波，都是正值，表明折

3、射波和入射波的相位總是相同，其s波和p波的取向與規(guī)定的正向一致，光波通過(guò)界面時(shí)，折射波不發(fā)生相位改變。對(duì)于反射波，應(yīng)區(qū)分n1>n2和n1

4、是隨入射角有一個(gè)緩慢的變化，發(fā)生了全反射。當(dāng)入射角時(shí)，s波和p波的相位變化情況與時(shí)得到的結(jié)果相反，并且也有時(shí)產(chǎn)生全偏振現(xiàn)象。結(jié)論：當(dāng)平面波在接近正入射或掠入射下從光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)的分界面反射時(shí)，反射光的電矢量相對(duì)于入射光的電矢量產(chǎn)生了的相位突變（半波損失：反射時(shí)損失了半個(gè)波長(zhǎng)）。這一結(jié)論在討論光的干涉現(xiàn)象時(shí)極為重要。如果光波是從光密介質(zhì)入射到光疏介質(zhì)，在正入射時(shí)反射波的電矢量沒有的相位突變，掠入射時(shí)發(fā)生全反射現(xiàn)象。對(duì)于折射波，不論哪一種情況，電矢量都不發(fā)生位相突變。（四）反射比和透射比表示反射波、折射波與

5、入射波的能量關(guān)系考慮界面上一單位面積，設(shè)入射波、反射波和折射波的光強(qiáng)分別為通過(guò)此面積的光能為入射波反射波透射波界面上反射波、透射波的能流與入射波能流之比為當(dāng)不考慮介質(zhì)的吸收和散射時(shí)，根據(jù)能量守恒關(guān)系P波和s波的反射比和透射比表示式為同樣滿足能量守恒定律，有影響反射比和透射比的因素，除了界面兩邊介質(zhì)的特性外，還須考慮入射波的偏振性和入射角的因素。當(dāng)入射波電矢量取任意方位角α?xí)r，若入射光為自然光，其反射比為自然光在的區(qū)域內(nèi)反射率幾乎不變，約等于正入射的值。正入射時(shí)，在空氣——玻璃（n=1.52）界面反射的情況，

6、約4%的光能量被反射。對(duì)于構(gòu)造復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，即使接近于正入射下入射，由于反射面過(guò)多，光能量的損失也很嚴(yán)重。若包含6塊透鏡系統(tǒng)，反射面12面，若n=1.52，光在各面入射角很小，透過(guò)這一系統(tǒng)的光能量為W1為入射光能量，由于反射而損失的能量占41%。為減少光能量損失，近代光學(xué)技術(shù)普遍采用在光學(xué)元件表面鍍?cè)鐾改?。一束自然光可分解為兩束振?dòng)方向相互垂直的、等幅的、不相干的線偏振光。（五）反射和折射時(shí)的偏振關(guān)系將自然光中兩個(gè)相互垂直的等幅振動(dòng)之一完全移去得到的光，稱為完全偏振光，也可稱為線偏振光或平面偏振光。部分偏

7、振光在垂直于光傳播方向的平面內(nèi)沿各方向振動(dòng)的光矢量都有，但振幅不對(duì)稱，在某一方向振動(dòng)較強(qiáng)，而與它垂直的方向上振動(dòng)較弱。它介于自然光與線偏振光之間。沒有優(yōu)勢(shì)方向自然光的分解一束自然光可分解為兩束振動(dòng)方向相互垂直的、等幅的、不相干的線偏振光。定義：在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，光矢量只沿某一個(gè)固定方向振動(dòng)，則稱為線偏振光，又稱為平面偏振光或完全偏振光。線偏振光也可以用傳播方向相同、相位相同或相差?、振動(dòng)相互垂直的兩列光波的疊加描述。EEyExyx部分偏振光的分解?部分偏振光部分偏振光可分解為兩束振動(dòng)方向相互垂直的、

8、不等幅的、不相干的線偏振光當(dāng)入射光是自然光，如果入射角滿足反射光中沒有P波，只有垂直于入射面振動(dòng)的S波，發(fā)生全偏振現(xiàn)象，反射光是偏振光。稱這時(shí)的入射角為布儒斯特角，記作此時(shí)折射光線中含有全部P波和部分S波，是一個(gè)P波占優(yōu)勢(shì)的部分偏振光。當(dāng)自然光以其它角度入射時(shí)，反射光一般是S波占優(yōu)勢(shì)的部分偏振光，而透射光一般是P波占優(yōu)勢(shì)的部分偏振光。布儒斯特定律1812年，布儒斯特由實(shí)驗(yàn)證明：當(dāng)入射角是某一個(gè)特定角時(shí)，使之滿足：