《浅析光在介质表面反射时的半波损失》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浅析光在介质表面反射时的半波损失（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、0题 目：浅析光在介质表面反射时的半波损失 姓 名： 学 号： 201205010019 院 系： 物理与机电工程学院 专 业： 物理学 年级班级： 2012 级（1 班） 指导教师： 2015 年 6 月 20 日学年学年论文（设计）作者声明学年论文（设计）作者声明本人郑重声明：所呈交的学年论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全了解有关保障、使用毕业论文的规定，同意学校保留并向有关毕业论文管理机构送交论文的复印件和电子版。同意省级优秀毕业论文评选机构将本毕业论文通过影印、缩印、扫
2、描等方式进行保存、摘编或汇编；同意本论文被编入有关数据库进行检索和查阅。本毕业论文内容不涉及国家机密。论文题目：作者单位：作者签名：年 月 日 目目 录录 摘要.1引言.11.半波损失定义.12. 菲涅尔公式对半波损失的解释.22.1 菲涅尔公式.22.2 由菲涅尔公式分析入射光与反射光和透射光的变化关系.33. 劳埃德镜实验分析.53.1 劳埃德实验.53.2 劳埃德镜实验条件.53.3 实验分析.64. 维纳驻波实验分析.74.1 维纳驻波实验.75. 对半波损失的诠释.86. 结束语.9参考文献.90浅析光在介质表面反射时的半波损失浅析光在介质表面反射时的半波损失摘 要：以菲涅尔公式为基
3、础并结合劳埃德镜实验和维纳驻波实验的结论分析，分别通过电磁矢量以及光强的比较来分析光在介质表面反射的半波损失现象。关键词：菲涅尔公式；劳埃德镜实验；维纳驻波实验；电磁矢量；半波损失The light in The Medium Surface Reflection of Shallow Half Wave LossAbstract: The Fresnel formula based combined with Loyds mirror experiment and the Wiener standing wave experiment results analysis, respective
4、ly through the electromagnetic vector and intensity compared to analyze light reflected from the surface of the medium, the half wave loss phenomenon.Keywords: Finel formula；Lloyd mirror experiment；Wiener standing wave experiment；Electromagnetic vector；Half wave loss引言引言在平时常用的大学生光学教材中1,对于光在介质的分界面上传播
5、时,反射光是否出现半波损失现象,通常描述为“光从光疏介质入射到光密介质时,反射光的相位较之入射光的相位跃变了,即产生了半波损失”。教材中并没有针对其入射角以及光强变化所带来的现象进行具体分析，因此提高了学生对半波损失的学习难度。本文以菲涅尔公式为基础，分别讨论劳埃德镜实验结果中的光强变化分析相位突变以及比较维纳驻波实验中电磁矢量，分析半波损失产生的条件并与实验结果比较从而得出结论。1. 半波损失定义半波损失定义根据光的波动性可以将其划分为电磁波，我们可以将入射波、反射波和折射波的电矢量分成两个分量，其中有一个平行于入射面的另一个侧垂直于入射1面，H 垂直于入射面向外,对入射、反射以及折射光线,
6、分别用 H1S、H1S、H2S表示,则 E 平行于入射面,分别用字符 E1P、E1P、E2P表示,方向如图 b 所示,其中:x、y 平面为两种媒质(折射率分别为 n1 和 n2)的分界面;i 为入(反)射角; 为折射角,满足折射定律:n1sin i1= n2sin i2a . 三维图像 b.二维图像图 1 光波在介质表面的反射现象由光的电矢量分解来分析半波损失可得到的大致表述为“在某些情况下，界面上反射波的 E 矢量相对于人射波的 E 矢量可以发生方向反转，这种方向反转相当于产生了相位突 。或者光程突变 /2，习惯上常称为半波损失2； “由于反射和折射所带来的 E 振动方向变化.其等效的相位或
7、光程变化常称为附加相差或附加程差”，即在两图中入射波与反射波的 E1P与 E2P方向反转，相当于有半个波长的突变因而称之为半波损失。2. 菲涅尔公式对半波损失的解释菲涅尔公式对半波损失的解释2.1 菲涅尔公式菲涅尔公式利用电磁波理论中 E、H 的关系和 E、H 在界面处的连续性条件,可得电场各分量满足的关系式如下。若 H 垂直于入射面向外,对入射、反射和折射光线,分别用 H1S、H1S、H2S表示,则 E 平行于入射面,分别用 E1P、E1P、E2P表示:(1)sin()sin( cos2cos1cos2cos111 ii ninnin EErsss(2)sin(cossin2 cos2cos
8、1cos1212 ii ninin EEtsss(3)tan()tan( cos1cos2cos1cos2 11 ii ninnin pEErpp2(4)cos()sin(cossin2 cos1cos2cos1212 iii ninin EEtppp此为菲涅尔公式。其中折射率 n=,v=,故 n=r。可以从上看vc 1rrrcc 出,反射和折射光的振动方向不单单与界面两侧介质的折射率有关,还与光的入射方向有关。需要在此说明的是,菲涅尔公式中各分量的方向规定是建立在 E、H 和光传播方向可以按照右手螺旋定则进行方向的确定3。若计算结果为正，则相应pEEs分量与规定方向相同,反之则方向相反。不能
9、单单将其与入射光相应分量的符号关系和相位关系直接的联系在一起4。2.2 由菲涅尔公式分析入射光与反射光和透射光的变化关系由菲涅尔公式分析入射光与反射光和透射光的变化关系根据菲涅尔公式通过简单的 Fortran 程序计,对 n1=1.0,n2=1.5 和 n1=1.5,n2=1.0两种情形进行计算,得到反射和透射系数随入射角度的变化曲线如图 2 所示。图 2 反射系数与透射系数随入射角度变化曲线根据菲涅尔公式针对入射光进行讨论分析折射光线中垂直振动与平行振动的方向均与规定方好相同。由图 3 可以分析得到,针对于一般的斜入射状况与入射光相比,垂直振动方向不改变但是发生变化的尾平行振动方向因而合成振
10、动方向相对于入射光振动方向发生了变化,但并非反相5。垂直入射(图 3b)时,垂直振动方向与平行振动方向没有发生改变且 TS=TP=,因此折射光和入射光的2112 nnn 振动方向是完全一致的。掠入射时 TS=TP=0,无折射光出现。对反射光线,由图 2a 可见:RS0,而 iib 时,RP0,即相对于入射光而言,反射光的ibtan12 nn垂直振动和平行振动均改变方向,如图 4a 所示,由于反射光的传播方向与入射光相反,所以考虑到 E、H 和传播方向间的右旋关系,Eip 变为向左为正。由(1)(3)式可知,RP=RS=1,故光振动方向发生反转,即发生了半波损失。假设出现掠1212 nnnn 入射的情况,i,rS0,0 并且-,即为-. 11ss EE11pp EE11ss EE11pp E
