【正文】 江西師范大學(xué)本科畢業(yè)論文 題目：菲涅耳公式及其應(yīng)用 Title: Fresnel formula and its application 院系名稱： 物理與通信電子學(xué)院 專 業(yè) ： 物理學(xué)類 I 摘 要 本文主要論述 菲涅耳 公式及其應(yīng)用。我們理論推導(dǎo)菲涅耳公式的表達(dá)式，分析入射波、反射波和折射波的相位關(guān)系。文中還進(jìn)一步探討菲涅耳公式的應(yīng)用，詳細(xì)闡述半波損失、全反射、布儒斯特定律及其相關(guān)應(yīng)用。 關(guān)鍵詞： 菲涅耳 公式，半波損失，全反射，布儒斯特定律 II Abstract This paper mainly discusses the Fresnel formula and its application. We deduce the expression of Fresnel formula and analyze the phases of incident wave, reflected wave and refractive wave. In this paper, the applications of Fresnel formula are discussed in detail, including halfwave loss, total internal reflection, Brewster law and corresponding applications. Keywords: Fresnel formula, halfwave loss, total internal reflection, Brewster law III 目錄 摘 要 ............................................................................................................................... I Abstract ......................................................................................................................... II 緒論 ................................................................................................................................ 1 1 Huygens 的光論 ......................................................................................................... 2 2 光的電磁理論 ............................................................................................................ 2 2． 1 磁場(chǎng)的環(huán)量和旋度 ...................................................................................... 2 2． 2 磁場(chǎng)的通量和散度 ...................................................................................... 3 2． 3 電磁感應(yīng)定律 .............................................................................................. 3 2． 4 位移電流 ...................................................................................................... 4 2． 5 Maxwell 方 程組 ........................................................................................... 4 3 Fresnel 公式的導(dǎo)出 .................................................................................................... 6 3． 1 平行分量之間的關(guān)系 .................................................................................. 7 3． 2 垂直分量之間的關(guān)系 .................................................................................. 8 3． 3 適用條件 .................................................................................................... 10 4 反射光和折射光相對(duì)入射光的相位變化 .............................................................. 10 4． 1 反射光相對(duì)于入射光的位相變化 ............................................................ 10 4． 2 折射光相對(duì)于入射光的位相變化 ............................................................ 12 5 Fresnel 公式的應(yīng)用 .................................................................................................. 12 5． 1 半波損失 .................................................................................................... 12 5． 2 全反射現(xiàn)象和尼科爾棱鏡 ........................................................................ 13 5． 2． 1 全反射 .......................................................................................... 13 5． 2． 2 尼科爾棱鏡 .................................................................................. 14 5． 3 Brewster 角 和用玻璃堆獲取線偏振光 ..................................................... 15 5． 3． 1 反射光的偏振狀態(tài) ....................................................................... 15 5． 3． 2 Brewster 角 ................................................................................... 16 5． 3． 3 透射光的偏振狀態(tài) ...................................................................... 16 5. 3. 4 用玻璃堆獲得線偏振光 .............................................................. 18 6 總結(jié) .......................................................................................................................... 19 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 20 1 緒論 光是人們獲取信息的主要媒介。因此，人們很早就對(duì)光就行了研究。這從反射定律和折射定律的發(fā)現(xiàn)可以看出。然而，從那以后，一直到十七世紀(jì)，對(duì)光的研究還沒(méi)有本質(zhì)上的進(jìn)展。這是受對(duì)光的本性認(rèn)識(shí)的困乏所阻。 光的本性到底是什么？ Descartes 主張波動(dòng)說(shuō)，他認(rèn)為光本質(zhì)上是在完全彈性的、充滿一切空間的煤質(zhì)中傳播的一種壓力，且這種壓力傳播的速度無(wú)限大。然而他在解釋光的反射和折射時(shí)卻又用到小球模型。 Newton 傾向于微粒說(shuō)，認(rèn)為光可能 是微粒流，這些微粒從光源飛出，在真空或均勻煤質(zhì)中做慣性運(yùn)動(dòng)，但他在研究牛頓環(huán)時(shí)，又認(rèn)識(shí)到了光的周期性，這使他把微粒說(shuō)和以太振動(dòng)的思想結(jié)合起來(lái)，對(duì)干涉條紋做出了自己的解釋?？梢?jiàn)，不論是 Descartes 還是 Newton，都沒(méi)有對(duì)光的本質(zhì)做出清楚的解??1釋。 Huygens在 Hooke的光是類似水波的某種快速波動(dòng)的基礎(chǔ)上將他的思想進(jìn)行了發(fā)展。他提出了 Huygens 原理。利用 Huygens 原理，他對(duì)光的反射和折射進(jìn)行了說(shuō)明。然而，由于他把光波看成類似聲波一類的縱 波，因此他不能解釋偏振現(xiàn)象。另外，由 Huygens 原理還會(huì)推出另一個(gè)很明顯的錯(cuò)誤，那就是倒退的光波。 1865 年， Maxwell 完成了電磁場(chǎng)理論的建立。他導(dǎo)出了對(duì)稱的電磁波的磁場(chǎng)和電場(chǎng)波動(dòng)方程，并在理論上預(yù)言光是一種電磁波。二十多年后， Hertz 用實(shí)驗(yàn)證明了電磁波的速度就是光速。至此，人們才終于知道了光的電磁本性。 Fresnel 認(rèn)為光是一種橫波。他發(fā)展了 Huygens 和 Thomas Young的波動(dòng)理論。在 Huygens 原理的基礎(chǔ)上，他提出了 HuygensFresnel 原理。他在理論中通過(guò)引入一個(gè)與傾斜 角有關(guān)的傾斜因子消除了倒退波，并且他的理論可以很好地解釋偏振和衍射現(xiàn)象。這之后，結(jié)合 Maxwell 方程組， Fresnel 導(dǎo)出了 Fresnel 公式。 Fresnel公式有著很大的用處。利用它