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1、反射率和透射率反射率和透射率 如图，若有一个平面光波以入射角1斜入射介质分界面，平面光波的强度为Ii，则每秒入射到界面上单位面积的能量为：Wi=Ii cos1 1 1n2n1 cos2cos1cos1讨论1. 可见：一般小角度入射和大角度入射(掠入射)时：正入射(1=0)时：n1=1 讨论讨论2. 2. 布儒斯特定律布儒斯特定律 当1=B时，Rs和Rp相差最大，且Rp = 0，在反射光中不存在p分量。根据菲涅耳公式 B+2= 90B称为布儒斯特(Brewster)角。例如，当光由空气射向玻璃时，n1=1，n2=1.52，布儒斯特角B = 5640利用折射定律，可得该特定角度满足： 1.2.4
2、反射和折射的相位特性反射和折射的相位特性1.1.折射光与入射光的相位关系折射光与入射光的相位关系2.2.反射光与入射光的相位关系反射光与入射光的相位关系 由图可以看出，在入射角从0到90的变化范围内，不论光波以什么角度入射至界面，也不论界面两侧折射率的大小如何，s 分量和 p 分量的透射系数t总是取正值，因此：折射光总是与入射光同相位折射光总是与入射光同相位。 1. 折射光与入射光的相位关系折射光与入射光的相位关系tpts1B2. 反射光与入射光的相位关系反射光与入射光的相位关系1) 反射光和入射光中反射光和入射光中s、p分量的相位关系分量的相位关系 2) 反射光和入射光的相位关系反射光和入射
3、光的相位关系3) 薄膜上下表面的反射薄膜上下表面的反射 1) 反射光和入射光中反射光和入射光中s、p分量分量的相位关系的相位关系0rs/2B1s分量rs0，s分量反相，或者说存在一个相位突变，即rs = 0rp/2B1p分量1B, rp0，p分量同相(rp = 0)；1B, rp0，p分量有相位突变 (rs = )(a).光由光疏到光密( n1 n2)0rp/2B1p分量C0rs/2B1s分量C1B，rp0，p分量有相位突变(rp = )；B1C，rp0，p分量同相01C， rs0，说明反射光中的s分量与入射光中的s分量同相位rsrpB 2) 反射光和入射光的相位关系反射光和入射光的相位关系
4、前面讨论了反射光中s、p分量的相位情况。下面确定在界面入射点处的反射光(合成)场与入射光(合成)场的相位关系。 仅考虑小角度和大角度入射的反射特性仅考虑小角度和大角度入射的反射特性n1n2n2n1小角度入射的反射特性小角度入射的反射特性若n1 n2，1 90， |rs| = |rp| , rs 0 ， rp 0 。因此，在入射点处，入射光矢量Ei与反射光矢量Er方向近似相反，即掠入射时的反射光在n1 n2时，将产生半波损失。n1n2n2n1大角度入射大角度入射掠入射的反射特性掠入射的反射特性：n1 n2n2n1n11B3) 薄膜上下表面的反射rstptsrpBrsrpBCn1 n2n2n1n1
5、1B3) 薄膜上下表面的反射rstptsrpBrsrpBC1 C时，有sin 1 n2/n1，折射定律不再成立。为了仍然能够运用菲涅耳公式，把 cos 2 表示为虚数：代入菲涅耳公式，得到复反射系数：其中：n = n2 / n1 是二介质的相对折射率振幅相位线偏振光线偏振光 菲涅耳菱体菲涅耳菱体54375437圆偏振光圆偏振光经两次全反射，经两次全反射，s 分量和分量和 p 分量的相位差为分量的相位差为90 全反射时，反射光中 s 分量和 p 分量之间的相位差：全反射应用 1 光纤传输光纤传光原理光纤传光原理 n0n2n1光纤液面计原理图光纤液面计原理图 发生全反射不发生全反射全反射应用 2
6、光纤传感 2.衰逝波衰逝波 发生全反射时，透射光强为零。那么，在光疏介质中有无光场呢? 更深入地研究全反射现象表明：在发生全反射时，光波场将透入到第二个介质很薄的一层内(约为光波波长)，并沿着界面传播一段距离， 再返回第一个介质。 这个透入到第二个介质中表面层内的波叫衰逝波(倏逝波)。 设分界面为 xOy平面，入射面为 xOz平面应用 cos2 的虚数形式，则有随 z 衰减、沿 x 方向传播。、v 第一介质中的波长和速度xzOn1n2衰逝波图光疏介质光密介质1Oxz等振幅面等相位面传播方向穿透深度：xn2n1n1衰逝波 发生全反射时，光由 1 进入 2 的能量入口处和返回能量的出口处，相隔半个
7、波长，存在一横向位移。即：古斯哈恩斯位移。1.3 光波在金属表面上的反射与折射光波在金属表面上的反射与折射1. 光波在金属中的传播光波在金属中的传播2. 光波在金属表面上的反射与折射光波在金属表面上的反射与折射 设金属是一种介电常数为、磁导率为，电导率为的均匀各向同性介质，则物质方程中的J=E必须予以考虑。麦克斯韦方程(1-4)式应为:对于频率为的单色波，上式变为:1. 光波在金属中的传播光波在金属中的传播 若令复数为:上式可改写为:可得金属中光波所满足的波动方程为 :于是，可求得金属中单色平面光波的电场表式为： 表明，金属中传播的单色平面光波是一个衰减的平面波。其中：n表示光在金属中传播时的折射率，n是描述光在金属中传播时衰减特性的量，它们都是光波频率的函数。 式中各量的解析表示如下：2. 光波在金属表面上的反射与折射光波在金属表面上的反射与折射金属表面的反射和折射金属表面的反射和折射 类似于全反射的讨论，由于n是复数，所以透射光波矢也是复数。表示为：实数复数则s分量：金属中的折射波金属中的折射波 表表 1-1 1-1 金属的光学常数金属的光学常数( (=0.5893 m)=0.5893 m) 银和铝反射率与波长的关系银和铝反射率与波长的关系 作作 业业9，11，23，25结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！50
