本科毕设论文-—菲涅耳公式及其应用.doc

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1、江西师范大学本科毕业论文题目：菲涅耳公式及其应用Title:Fresnelformulaanditsapplication院系名称：物理与通信电子学院专业：物理学类摘要本文主要论述菲涅耳公式及其应用。我们理论推导菲涅耳公式的表达式，分析入射波、反射波和折射波的相位关系。文中还进一步探讨菲涅耳公式的应用，详细阐述半波损失、全反射、布儒斯特定律及其相关应用。关键词：菲涅耳公式，半波损失，全反射，布儒斯特定律IAbstractThispapermainlydiscussestheFresnelformulaanditsapplicati

2、on.WededucetheexpressionofFresnelformulaandanalyzethephasesofincidentwave,reflectedwaveandrefractivewave.Inthispaper,theapplicationsofFresnelformulaarediscussedindetail,includinghalf-waveloss,totalinternalreflection,Brewsterlawandcorrespondingapplications.Keywords:Fre

3、snelformula,half-waveloss,totalinternalreflection,BrewsterlawIII目录摘要IAbstractII绪论11Huygens的光论22光的电磁理论22．1磁场的环量和旋度22．2磁场的通量和散度32．3电磁感应定律32．4位移电流42．5Maxwell方程组43Fresnel公式的导出63．1平行分量之间的关系73．2垂直分量之间的关系83．3适用条件104反射光和折射光相对入射光的相位变化104．1反射光相对于入射光的位相变化104．2折射光相对于入射光的位相变化125Fr

4、esnel公式的应用125．1半波损失125．2全反射现象和尼科尔棱镜135．2．1全反射135．2．2尼科尔棱镜145．3Brewster角和用玻璃堆获取线偏振光155．3．1反射光的偏振状态155．3．2Brewster角165．3．3透射光的偏振状态165.3.4用玻璃堆获得线偏振光186总结19参考文献20III绪论光是人们获取信息的主要媒介。因此，人们很早就对光就行了研究。这从反射定律和折射定律的发现可以看出。然而，从那以后，一直到十七世纪，对光的研究还没有本质上的进展。这是受对光的本性认识的困乏所阻。光的本性到底是什么

5、？Descartes主张波动说，他认为光本质上是在完全弹性的、充满一切空间的煤质中传播的一种压力，且这种压力传播的速度无限大。然而他在解释光的反射和折射时却又用到小球模型。Newton倾向于微粒说，认为光可能是微粒流，这些微粒从光源飞出，在真空或均匀煤质中做惯性运动，但他在研究牛顿环时，又认识到了光的周期性，这使他把微粒说和以太振动的思想结合起来，对干涉条纹做出了自己的解释。可见，不论是Descartes还是Newton，都没有对光的本质做出清楚的解。Huygens在Hooke的光是类似水波的某种快速波动的基础上将他的思想进行了发

6、展。他提出了Huygens原理。利用Huygens原理，他对光的反射和折射进行了说明。然而，由于他把光波看成类似声波一类的纵波，因此他不能解释偏振现象。另外，由Huygens原理还会推出另一个很明显的错误，那就是倒退的光波。1865年，Maxwell完成了电磁场理论的建立。他导出了对称的电磁波的磁场和电场波动方程，并在理论上预言光是一种电磁波。二十多年后，Hertz用实验证明了电磁波的速度就是光速。至此，人们才终于知道了光的电磁本性。Fresnel认为光是一种横波。他发展了Huygens和ThomasYoung的波动理论。在Huy

7、gens原理的基础上，他提出了Huygens-Fresnel原理。他在理论中通过引入一个与倾斜角有关的倾斜因子消除了倒退波，并且他的理论可以很好地解释偏振和衍射现象。这之后，结合Maxwell方程组，Fresnel导出了Fresnel公式。Fresnel公式有着很大的用处。利用它，我们可以解释半波损失、全反射现象、反射光和透射光的偏振状态、Brewster角以及反射光和透射光之间的相位关系。本文介绍了Fresnel公式导出的基础准备知识和它的导出，重点则在Fresnel公式对一些光学现象的解释和应用上。201Huygens的光论H

8、ooke主张光是类似于水波的某种脉冲振动。他认为，这种运动在均匀介质中在各个方向都以同一速度传播，所以发光体的每个脉冲或振动都必然会形成一个球面。在均匀介质中激起的这些球面的所有部分都与射线以直角相。Huygens发展了Hooke的思想。更进一步，