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1、 目录摘要IAbstractII前言11. 提出问题：22. 背景介绍：23. 理论基础：34.利用菲涅尔公式推导介质的反射率和透射率45.讨论薄膜干涉中影响P、S分量的反射率因素（n0n1）86. 反射光、投射光P分量、S分量的半波损失97.偏振对反射光干涉的光强分布影响108.不考虑偏振时反射光干涉的光强分布139.总结：14参考文献：16致谢：17附录：18 摘要 一束光在射入一定厚度的平行薄膜时，一部分光发生发射，一部分光发生折射，折射光在薄膜下表面又发生反射和折射，下表面的反射光再通过上表面发生折射，最终在上表面形成一系列平行光束。菲涅尔公式对合理解释波动理论中的一些反常，支持波动理
2、论做出了巨大贡献。传统光学教程中有对两点光源在某处所产生的干涉光强的理论推导，有对光在垂直分量和平行分量的讨论，也有对一束光经过薄膜时的反射和折射的光强的研究，但并没对偏振分量对反射光干涉的光强影响进行探究。本文主要利用电磁波理论中的菲涅尔公式推导出反射光偏振分量随角度的变化关系，研究反射光干涉的光强分布与反射光偏振性质的依赖关系，进而推导出薄膜上下两表面反射后的反射光干涉的光强分布情况，得出光强分布公式。关键词：菲涅尔公式，偏振分量，干涉光强 ，反射，折射 Abstract A beam of light in parallel into a certain thickness of thi
3、n film, part of the light emission occurs, part of the light refraction, refracted light under the thin film surface and reflection and refraction occur, under the surface of the surface of the reflected light go up by bent, finally on the surface to form a series of parallel beam. Fresnel formula o
4、f reasonable explain some of the abnormal fluctuation theory, made an enormous contribution to support the wave theory. Traditional optical tutorial somewhere on its two source of interference light intensity produced by theoretical derivation, a light in the discussion of the vertical component and
5、 parallel component, also have on a beam of light through the film when the study of the reflection and refraction of light intensity, but did not influence on polarization component of reflected light interference light intensity are explored. In this paper, using the theory of electromagnetic wave
6、 in the Fresnel formula is deduced from the reflected light polarization component relationships, along with the change of Angle research reflected light intensity distribution of interference and the reflection polarization properties of dependencies, then deduce the film after the upper and lower
7、surface reflection interference of reflected light intensity distribution of light intensity distribution formula.Key words: Fresnel formula, the polarization component, interference light intensity, reflection, refraction 前言 光是一种最重要的自然现象，我们之所以能够看到大千世界中的光怪陆离、五彩缤纷、瞬息万变，正是因为太阳反射、折射或散射的光被我们的眼球接受。人类对于光的
8、研究，从以艾萨克牛顿为代表的微粒理论，到惠更斯的光的波动理论，到菲涅尔的研究，再到麦克斯韦的电磁理论光学的研究越来越完善。菲涅尔在前人的实验和理论基础上把光的波动理论大步推进向前，认为空间中充满“以太”，对光光的干涉和衍射现象做出了诠释。但自然光在某物质中发生发射的同事也发生了偏振和半波损失，偏振分量随入射角的变化而变化，不同偏振分量所对应的光强也将随角度变化而有所不同。透射角随入射角的改变而变化的关系式，统称为菲涅耳公式，它反映的是光波（电磁波）在不同介质的分界面处发生反射与折射的规律，利用菲涅耳公式能够圆满地解释“半波损失”问题。在一束射入平行薄膜的光的反射中，将出现等顷干涉条纹，等顷干涉
9、是当不同倾角的光入射到介质均匀，上、下表面平行的薄膜上时，同一倾角的光经上、下表面反射(或折射)后相遇形成的明暗相间的同心圆干涉条纹，不同的条纹间距对应不同的入倾角，这种干涉现象称做等倾干涉等倾干涉大都采用扩展光源，并通过凸透镜观察。 在光学课程中关于干涉的研究讨论通常忽略了偏振的影响，有基于麦克斯韦边值理论而得出的菲涅尔公式，探讨反射光干涉现象与偏振分量的关系有很重要的意义。本文将综合各种因素利用菲涅尔公式推导出振幅反射、折射率，并利用斯托克斯公式推导出反射光干涉的光强分布。1. 提出问题： 光现象在人们日常生活中无处不在，干涉现象光现象的一种，也是时常围绕在我们身边。当我们走过有一层油膜的
10、湿柏油马路上时，会看到五彩斑斓的彩色图案，这就是常见的干涉现象。在之前所学的波的传播中，在某一区域内有两束光或多束光相遇时，这些波叠加某些部分会被加强，有的会被减弱，但传播方向不受影响，继续沿各自的方向传播。但光的传播用纯微粒模型是难以解释的，光的电磁波动理论则提供了解释光现象的自然基础，菲涅尔在波动理论的基础上也对光的干涉现象做出了很好解释。光的干涉是两列或以上的波相互作用的结果，两束光在某处存在特定的相位差时将会观察到稳定的干涉图样。在某区域内某点的光照强度等于各个光束的光照强度（简称光强）之和。干涉可分为双缝干涉、等厚条纹的薄膜干涉和等倾条纹的薄膜干涉、多光束干涉。通过研究知道，自然光为
11、非偏振光，当自然光射入介质表面时将发生偏振，把平行于入射面的分量称为平行分量，用P来表示（来源于parallel），把垂直于入射面的分量称为垂直分量，用S来表示（来源于senkrecht）。当一束光射入两介质分界面时，P分量与S分量的光强透射率随入射角的变化有所不同。在之前对一平行薄膜上表面的反射光和下表面的透射光的研究均忽略了两偏振分量的影响而只是笼统的计算了上下两表面的光强，现我将考虑平行分量与垂直分量的折射率、透射率不同这一因素，分别对两分量上的反射光强做出推导。2. 背景介绍： 菲涅尔生活在十九世纪初，他在光的波动说中的许多现代科学概念的建立方面都有突出功劳，他所建立的概念在于现代量子
12、概念的争论中被得以肯定，在光学教程的学习中也会经常菲涅尔为我们的科学领域引入的概念、实验和推理，他对光学的发展所做得贡献是无法估量的。在曲折的光学发展中，菲涅尔的学说在波动理论的基础之上，很好的解释了在光的直线传播和光能偏振之间的表面上的矛盾。虽然波动说取得了不错成就，但还不能说取得完全的胜利，有不少人认为，菲涅尔的理论只是一种描述手段，而不能表述现象的物理实质，但不可否认，在偏振理论上，菲涅尔跨出了决定的一步。他发现了光波的振动与声波不同，首次提出了光为横波，它沿着垂直于光线的振动方向传播。 菲涅尔的发现拉开了光学发展新阶段的序幕，偏振光干涉定律迅速被确定，很好的解释了单色光偏振、衍射现象，
13、并发现和解释了圆偏振和椭球面偏振。在九年的时间里，他使停滞了一百多年的光学发展完全改变了面貌。我们平时经常用到的光的反射、折射定律就是他最惊人发现之一。今天在我们看来，菲涅尔的学术思想和创造具有革命的特色，可在他所处的时代，要人们接受他的思想是及其困难的，可他承受住了时间的检验。知道二十世纪初爱因斯坦的理论诞生，菲涅尔的以太的概念才渐失启发性的意义。一个伟大的光学家，所做的工作涉及了物理学整个领域，回忆他所做的一切，我们不得不衷心的佩服。3. 理论基础： 光学是一门很古老的学科，却又是一门很新的学科，在光学的漫长发展岁月里，对光学发展做出巨大贡献的伟人们更是不可计数，不过早期在很长的一个历史时
14、期内，人类对光学知识的研究只局限于一些主观的对自然现象和简单规律描述。要说对光的本性的探究，在新哲学的创立者中，笛卡尔根据自己的形而上学的观念系统的陈诉了关于光的本性见解，认为光是一种压力，在一种完全弹性的、充满一切空间的媒介（以太）中传播，他把颜色归因于粒子不同速度旋转的结果。1621年斯涅儿探索出了光的折射定律。1657年费马提出了最小时间原理，他认为自然界的行为永远以路程最短为准则。随后波意耳、胡克发现牛顿环。在17世纪，当时有两个学说并立：一个是以牛顿为首一些人提出了微粒理论，认为光是按照惯性定律沿直线飞行的一系列粒子流，它直接说明了光在均匀介质中是沿直线传播的，并对光的反射、折射现象
15、做出了一定的诠释，但是运用微粒说来研究的折射定律却得出了光在水中传播的速度比在空气中大的错误结论。光的微粒理论差不多统治了两个世纪，制约了光学史的发展；在同一时期内，惠更斯提出了光的波动理论，认为光是机械波，通过一种特殊的弹性介质中传播，该理论也对光的反射、折射做出了相应的解释，但是他认为光是纵波，该理论也很不完善。直到19世纪初，托马斯杨和菲涅尔等人的实验和理论工作使得光的波动理论大步向前，解释了常见干涉、衍射现象，初步确定了光的波长，并根据光的偏振现象得出并确定了光波不同于声波，是横波切纠正了光在空气中传播的速度小于水中的传播速度这一错结论。在光学教程中，我们学习过了光的传播性质，沿直线传播，满足光强叠加，了解了光现象的发生机理，对光的反射、干涉、衍射、折射等都有了系统的了解，对光的偏振也进行了深入学习。 一束光进入薄膜时，讲进行多次的反射和干涉，振幅和强度被一次又一次的分割，反射和折射出无数条平行光分布在薄膜上下两表面。此时，我们用一凸透镜将干涉条纹出现在焦面上，进而得出薄膜上表面第一次的反射光与第二次的反射光的光程差。又因为需讨论垂直分量与平行分量的不同影响，则需分别讨论两分量的光程差，当光束从光疏介质射入光密介质的反射光两分量都有半波损失，但当光从光密介质到光疏介质时，两分量的半波损失情况
