长春光机所-薄膜光学(III)

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1、薄膜光学——基础理论薄膜光学的基础理论电磁场的基本性质光学薄膜系统特性计算对称膜系等效折射率分析方法介绍麦克劳德的导纳轨迹图解技术薄膜光学——基础理论光学薄膜基础理论几个条件：工作波段：光学薄膜厚度于考虑的波长在一个数量级薄膜的面积与波长相比可认为无限大薄膜材料各向均匀、同性薄膜材料为非铁磁性材料光穿过膜层而非沿着膜层在膜层内传播薄膜光学——基础理论电磁波谱电磁波谱光是电磁波薄膜光学——基础理论薄膜的干涉两束光产生干涉的条件：频率相同振动方向一致位相相同或位相差恒定薄膜的双光束干涉薄膜光学——基础理论薄

2、膜光学——基础理论薄膜光学——基础理论薄膜光学——基础理论单层膜的多光束干涉多光束干涉强度的计算原则上和双光束完全相同，也是先把振动迭加，再计算强度，差别仅在于参与干涉的光束由两束增加到多束，至于计算方法则以采用复振幅最为方便。薄膜光学——基础理论麦克斯韦方程组微分形式积分形式以上是麦克斯韦在电学高斯定律、磁学高斯定律、法拉第电磁感应定律、安培定律总结归纳出来的薄膜光学——基础理论E——电场强度j——电流密度矢量D——电位移矢量jD——位移电流矢量H——磁场强度ρ——电荷密度B——磁感应强度ε——介电常

3、数μ——磁导率σ——电导率个向同性、均匀介质物质方程：D=εEB=μHj=σE麦克斯韦方程组薄膜光学——基础理论0平面电磁波理论薄膜光学——基础理论平面电磁波理论薄膜光学——基础理论平面电磁波理论c2/v2是一个介质固有的无量纲的常数，将c/v记作Nn称为折射率；k称为消光系数N称为复折射率；光学导纳薄膜光学——基础理论平面电磁波理论整理比较可得：在光学波段μ约为1薄膜光学——基础理论平面电磁波理论薄膜光学——基础理论平面电磁波理论薄膜光学——基础理论平面电磁波理论——E和H的关系薄膜光学——基础理论平

4、面电磁波理论——E和H的关系薄膜光学——基础理论平面电磁波理论——坡印廷矢量电磁波传播时，表示单位时间内通过单位面积的能矢量S,称为坡印廷矢量，或能流密度这表明电磁波坡印廷矢量和振幅平方及介质的光学导纳成正比。薄膜光学——基础理论平面电磁波理论——单一界面的反射和折射E和H的边界条件薄膜光学——基础理论平面电磁波理论——反射和折射定律薄膜光学——基础理论平面电磁波理论——反射和折射定律---菲涅尔折射定律它不仅适用于介质，同样适用于金属。薄膜光学——基础理论平面电磁波理论——反射和折射定律垂直入射的情况

5、：E和H都与界面平行由于第二种介质中没有反射波：H1=HtE1=Et在第一种介质中有正方向和反方向两种波薄膜光学——基础理论平面电磁波理论——反射和折射定律R可以是正数、也可以是负数（180度为相越变）薄膜光学——基础理论平面电磁波理论——反射和折射定律对于倾斜入射：引进一个修正光纳η薄膜光学——基础理论平面电磁波理论——布儒斯特角薄膜光学——基础理论当第二种材料是吸收材料时菲涅尔公式还是有效的：这时的透射率没有意义，反射率可以得到：薄膜光学——基础理论当光线入射到介质、金属表面时p-光、s光反射率随角

6、度的变化情况薄膜光学——基础理论薄膜光学——基础理论薄膜光学——基础理论电学的高斯定律对于任何闭合的假想面（叫高斯面），通过假想面的电场通量与该面所包围的净电荷之间的关系：薄膜光学——基础理论磁学的高斯定律对于任何闭合的假想面（叫高斯面），通过假想面的磁场通量为0：薄膜光学——基础理论法拉第电磁感应定律变化的磁场产生电场薄膜光学——基础理论安培定律电流与磁场的关系薄膜光学——基础理论位移电流具有与电流相同的量纲及特性