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1、第二章 波动光学的基本概念(二)Lecture 8 2.10 2.10 2.10 2.10 光在界面上的反射和折射光在界面上的反射和折射光在界面上的反射和折射光在界面上的反射和折射1. 1.菲涅耳公式菲涅耳公式2.2.光强、能流的反射率和透射率光强、能流的反射率和透射率倒逆关系倒逆关系 第第八八讲讲1. 1. 菲涅耳公式菲涅耳公式 当当光光通通过过不不同同的的介介质质界界面面时时, , 入入射射光光分分为为反反射射光光和和折折射射光光两两部部分分, , 折折射射定定律律和和反反射射定定律律决决定定了了它它们们的的方方向向, , 而而这这两两部部分分光光的的强强度度和和振振动动的的取取向向, ,
2、 则则需需要要用用电电磁磁理理论论来讨论来讨论. .光是电磁波，在两种介质的分界面，要满足电磁场光是电磁波，在两种介质的分界面，要满足电磁场边界条件（假设两介质为电介质）：边界条件（假设两介质为电介质）： 电矢量切向分量连续电矢量切向分量连续 磁矢量切向分量连续磁矢量切向分量连续 光光在在介介质质界界面面上上反反射射和和折折射射时时, , 其其平平行行于于入入射射面面的的分分量量( (又又称称平平行行分分量量, ,用用p p表表示示, ,或或简简称称p p分分量量) )，与与垂垂直直于于入入射射面面的的分分量量( (又又称称垂垂直直分分量量, ,用用s s 表示表示, ,或简称或简称s s分量
3、分量) ) 的行为不同的行为不同. . 将振动矢量分解为垂直和平行与入射面的将振动矢量分解为垂直和平行与入射面的S分量和分量和P分量。分量。P 、S和和k构成右手正交系，局部坐标系，也称构成右手正交系，局部坐标系，也称“随线坐标系随线坐标系”。 k1k2k1规定规定s分量沿分量沿y方向为正。图方向为正。图示为各个分量的正方向。示为各个分量的正方向。 讨论电场的讨论电场的p p分量分量: :再根据再根据先确定入射面内先确定入射面内E E1p1p方向方向, , 随后由随后由“随线坐标随线坐标”定定确定确定由边界条件由边界条件, , 各切向分量之间关系可表示为各切向分量之间关系可表示为(1)(2)根
4、据根据且透明介质有且透明介质有因此上面因此上面(2)(2)式可变为式可变为 即即(3)联立联立(1),(3) ,(1),(3) ,并利用并利用得得 p p 分量分量振幅反射比振幅反射比: :振幅透射比振幅透射比: :解得解得 s s 分量的振幅反射比分量的振幅反射比: :振幅透射比振幅透射比: :同理有：同理有：. . 讨论讨论S S分量：分量：O2.2.光强、能流的反射率和透射率光强、能流的反射率和透射率光强反射率和透射率光强反射率和透射率由光强公式，由光强公式，由光强公式，由光强公式，定义光强的反射率：定义光强的反射率：定义光强的反射率：定义光强的反射率：定义光强的透射率：定义光强的透射率
5、：定义光强的透射率：定义光强的透射率： 能流能流W=IS，这里，这里S为光为光束的横截面积。由反射定律和束的横截面积。由反射定律和折射定律可知，反射光束与入折射定律可知，反射光束与入射光束的横截面积相等，而折射光束的横截面积相等，而折射光束与入射光束横截面积之射光束与入射光束横截面积之比是：比是：S能流反射率和透射率能流反射率和透射率R RR RT TT T分别为入射光，反射光和折射光能流.定义定义定义定义 : : : :根据能量守恒，入射光，反射光和折射光能流满足：（3 3）Stocks倒逆关系倒逆关系 AArAtArAtAttAtrArrAtr菲涅耳公式说明1. Es 和和 Ep 是同一矢量是同一矢量 E 的的 s 分量和分量和 p 分量。频分量。频率相同。可以表瞬时量，也可表复振幅；率相同。可以表瞬时量，也可表复振幅；p247p2472. 正负随规定不同而不同，物理实质不变；正负随规定不同而不同，物理实质不变；3. S 分量与分量与 p 分量相互独立。分量相互独立。
