光電子技術(基礎光學知識)(編輯修改稿)
2025-01-18 22:44 本頁面
【文章內容簡介】 等的原則，并可推導出反射定律與折射定律。 ? 光波射到鏡面或介質界面上時，會有光波發(fā)生折回原介質中的方向轉折過程，稱為光的反射，如圖 (a）所示，滿足反射定律： ? 1)反射光位于入射光與界面法線所決定的平面內； ? 2)反射角 θ1 等于入射角 θ/1，即 ? θ1 = θ/1 （ 23） Nano Porous Materials Group ? 光波射在介質界面上時，一部分光波會被界面反射（遵從反射定律），另一部分光波則會進入界面。若進入界面后這部分光在前進的方向上發(fā)生改變，形成折射現(xiàn)象，如圖(b)所示，折射光線滿足如下定律： ? 1)折射光線位于界面法線與入射光線所決定的平面內； ? 2）折射角滿足 ? n1sinθ1 = n2sinθ2 () ? 當 n1n2時，入射光的能量逐漸增大 θ1角會反射，當 θ1增加到 θc時，如圖 （ c）所示， θ2 = 90186。，其中 θc滿足 ? sinθc = n2 / n1 () ? 當 θ1 ＞ θc時，入射光的能量全部被誡界面反射回光密介質，這種現(xiàn)象稱為全反射，如圖 (d) 所示。 Nano Porous Materials Group 圖 、全反射、折射現(xiàn)象 Nano Porous Materials Group ? 偏振 ? 在空間傳播的電磁波，其電場矢量在某一特殊的平面內振動，就稱這種電磁波為平面偏振波或線偏振波。許多實際的光束都是由許多個別的光波合成的，合成光波方向不斷變化，大多數(shù)情況下這些個別光波的電場矢量取向都是任意的，因而光束是非偏振的。實際中的自然光，其光源包含各個方向上平均振幅相等的電場矢量。在自然光中的部分偏振光可以看成是偏振光和非偏振光的混合，用偏振度來描述。 Nano Porous Materials Group ? 由自然光得到偏振光的過程稱為起偏，所用器件為起偏器，常見起偏方式有以下幾種： ? （ 1）基于晶體雙折射原理的起偏，這是最有效的一種起偏方式，我們將在以后關于晶體光學與光調制的章節(jié)中加以詳細討論。 ? (2)布儒斯特（ Brewster）角起偏，這是利用光在界面上的反射與吸收過程使自然光起偏，以獲得偏振光的一種方式。如圖 ，當自然光入射到折射率分別為 nl ， n2的兩種介質界面上時，若將入射光分為平行和垂直入射面的兩部分振動，其反射光和折射光都變成了部分偏振光。介質表面對垂直和平行入射面的電場分量的反射率均是入射角 θ1的函數(shù)，相互關系如圖 (c)所示。尤其是在某一特定角 θ1 = θB時，平行分量的反射率為 0，反射部分只 ? 剩下垂直分量，成為線偏光，這一角度 θB稱為布儒斯特角。根據(jù)斯涅耳（ Snell）定理此時，反射光與折射光互相垂直，于是可得 ? sinθB = n2 / n1 () ? 這成為布儒斯特定律。 Nano Porous Materials Group 圖 反射與吸收起偏 Nano Porous Materials Group ? 干涉和衍射 ? ? 當兩束光彼此的頻率相同、振動方向相同、相位相同或相位差恒定，就形成了干涉。兩束光干涉所得光強為 ? I = E20l+E202+2E01E02cos (φ2φ1) ? = I1 + I2 +2 cos (φ2φ1) （ ） ? 式中 I為光強度； E為光波的振幅； φ為入射光的角度；本公式的后一項稱為干涉項，它決定了 I可以大于 I1＋ 12，也可以小于 I1＋ 12，具體值由相位差△ φ＝?jīng)Q定： ? ? 當兩束光彼此的頻率相同、振動方向相同、相位相同或相位差恒定，疊加在一起就形成了干涉，結果能使光的強度得到加強，這稱為光的相干相長現(xiàn)象；也能使光的強度被減去，這稱為光的相干相消現(xiàn)象。兩束光干涉相長的條件是 ? △ φ = 2πδ/λ = 2π m （ m = 0,177。 1,177。 2,… ） () ? 或 ? δ= mλ （ m = 0,177。 1,177。 2,… ） () ? 式中， δ為光程差。 Nano Porous Materials Group ? 兩束光干涉相消的條件是 ? △ φ = (2m +1) π （ m = 0,177。 1,177。 2,… ） () ? 或 ? δ=λ(2m + 1) /2 （ m = 0,177。 1,177。 2,… ） () ? ? 光線不僅會直射，也會繞射。把不透明的物體放在光源和觀
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