最新二、菲涅耳公式表示反射波、折射波与入射波的振幅和位相关幻灯片.ppt

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1、二、菲涅耳公式表示反射波、折射波与入射波的振幅和位相关*光波的振动面是指电场矢量的方向与入射光线组成的平面。*任一方位振动的光矢量E都可以分解成互相垂直的两个分量。*光波的入射面是指界面法线与入射光线组成的平面。对任一光矢量，只要分别讨论两个分量的变化情况就可以了。称平行于入射面振动的分量为光矢量的p分量，记为EP。称垂直于入射面振动的分量为光矢量的s分量，记为ES。二、菲涅耳公式E、H矢量在界面处切向连续反射和折射不改变E、H的振动态1.E为s波,H为p波的菲涅耳公式利用关系菲涅耳公式对于的垂直入射的特殊情况，可得相对折射率菲涅耳公式给出反射波或折射波

2、与入射波的振幅的相对变化，用振幅反射、透射系数来表示，并随入射角而变。三、菲涅耳公式的讨论菲涅耳公式以入射角表示：由菲涅耳公式分别得到n₁n₂两种情况下的r、t∼θ₁曲线当时，即掠入射时，即没有折射光波。当时，即垂直入射时，都不为零，表示存在反射波和折射波。（1）n₁

3、₁>n₂的情况（3）相位变化随着θ1的变化会出现正值或负值的情况，表明所考虑的两个场同相位（振幅比取正值），或者反相位（振幅比取负值），相应的相位变化或是零或是布儒斯特(D.Brewster)角全反射临界角从光密到光疏n1n2对于折射波，都是正值，表明折射波和入射波的相位总是相同，其s波和p波的取向与规定的正向一致，光波通过界面时，折射波不发生相位改变。对于反射波，要区分n1>n2和n1

4、面上，反射光的p波有相位变化。当时为零，表明反射光中没有平行于入射面的振动，而只有垂直于入射面的振动，即发生全偏振现象。当入射角时，位相改变既不是零也不是，而是随入射角有一个缓慢的变化，发生了全反射。当入射角时，s波和p波的相位变化情况与时得到的结果相反，并且也有时产生全偏振现象。当n1>n2结论：当平面波在接近正入射或掠入射下从光疏介质与光密介质的分界面反射时，反射光的电矢量相对于入射光的电矢量产生了的相位突变（半波损失：反射时损失了半个波长）。如果光波是从光密介质入射到光疏介质，在正入射时反射波的电矢量没有的相位突变，掠入射时发生全反射现象。对于折射

5、波，不论哪一种情况，电矢量都不发生位相突变。（4）反射率和透射率反射波、折射波与入射波的能量关系?考虑界面上一单位面积，设入射波、反射波和折射波的光强分别为通过此面积的光能为入射波反射波透射波界面上反射波、透射波的能流与入射波能流之比为当不考虑介质的吸收和散射时，根据能量守恒关系P波和s波的反射比和透射比表示式为同样有若入射光为自然光，可把自然光分成s波和P波，它们的能量相等，都等于自然光的一半，因此，反射率为自然光在的区域内反射率几乎不变，约等于正入射的值。正入射时，对于构造复杂的光学系统，即使接近于正入射下入射，由于反射面过多，光能量的损失也很严重。

6、例如，一个包含6块透镜系统，反射面12面，若n=1.52，光在各面入射角很小，透过这一系统的光能量为W1为入射光能量，由于反射而损失的能量占41%。为减少光能量损失，近代光学技术普遍采用在光学元件表面镀增透膜。例如：在空气——玻璃（n=1.52）界面反射的情况，约4%的光能量被反射。小结光在介质界面上有反射和折射现象：1）反射或透射光波的振幅、强度、能流可通过菲涅尔公式进行计算；2）由菲涅尔公式可知，当平面波在接近正入射或掠入射，从光疏介质与光密介质的分界面反射时，存在半波损失；3）当光以布儒斯特角入射时，反射光是完全偏振的，不管是从光密介质到光疏介质还

7、是相反情况的反射，都存在布儒斯特角。例：平行光以布儒斯特角从空气射到玻璃（n=1.5）上，求(1)能流反射率和(2)求能流透射率、解光以布儒斯特角入射时，反射光无p分量，布儒斯特角为s分量的能流反射率因能量守恒，故能流透射率若光波从光密介质射向光疏介质，入射角大于临界角，入射光线将全部反射回原介质。1.5全反射和隐失波一、临界角临界角所有光线全部返回介质一，不存在折射光，光在界面上发生全反射时不损失能量。二、反射系数和位相变化在全反射条件下，两个分量有不同的位相变化，两分量的位相差为当入射角为临界角或900时，两分量的位相差为0，若入射光为线偏振光，反射

8、光也为线偏振光。三、相位变化当入射角大于临界角时，两分量的位相差不为0或，反射光