折射和反射定律菲涅耳公式(參考版)
2025-05-29 12:04本頁面
【正文】 36 全反射有很多應用： 改變光線方向 ， 可充分利用高折射率的材料； 測量透明媒質的折射率 ， 制作 阿貝折射計 ； 光纖； 倏逝波有受抑全反射現(xiàn)象 ， 因而可制作分束比可調的分束器 ， 還可用于棱鏡 波導耦合器； 測量全反射光的偏振態(tài)可分析折射率。 倏逝波是一種‘非均勻波’，因為它的等相面和等振幅面不重合。因而全反射時 Rs=ts≠0和 Rp= tp≠0并不違反能量守恒定律。 34 下面，定量估計一下倏逝波的衰減情況 2222211( si n )i i innA k k ?? ? ? ?在 n2/n1=1/，衰減系數(shù)值如右表： 12222 2211e xp [ ] e xp [ ( sin ) ]to i to i innE z k E k z?? ? ? ? ?定義為振幅的衰減系數(shù) 振幅 第二媒質中深度 z處的波振幅與界面處振幅之比 35 可見，全反射時的折射波隨著向光疏媒質深入而很快減弱，這也是倏逝波 或 瞬逝波 命名的原因，因而這種波有的參考書上稱為 衰逝波 。 位相 位相的空間分布上只與 x有關，所以等相面與 x軸垂直，并且沿著 x方向傳播，與一維波的位相表達式類似，這個波的波長是： iiiik ?????s ins in2* ?? (48) 倏逝波的位相速度是： *0| s i n s i n idi i idxd t k???????? ? ?(49) 是光密媒質中 入射波 的速度 。 圖 7 rs tp |tp| |rp| |rs| n1/n2 = ||ststpr32 [1]、光疏媒質內的電磁波 —— 倏逝波 (瞬逝波 ) )](e x p [ trkiEE ttot ???? ????x z O tks i n c o st t t t tk r k x k z??? ? ?21( ) c o sitn kn ?)]s i n(e x p [])/( si ne x p [)]s i n(e x p []e x p [)e x p ()]s i n(e x p [21212221212txkiznnkEtxkiknnzEtiknnizxkiEEiiiitoiiitoiiitot???????????????????????(47) 倏逝波或瞬逝波 21s i nt i i ink r x k i z kn?? ? ? ?212221 ]1s in)[( ??? inn ?1221 22c os [ ( ) si n 1 ]tiniin??? ? ? ?2211( ) ( )iinnk i i k? ? ? ?33 [2]、倏逝波的性質 122 2 221e xp [ ( sin ) ] e xp [ ( sin ) ]t to i i i inE E k z i x k tn? ? ?? ? ? ?仍然是 ω，沒有改變； 說明光波的時間頻率不隨環(huán)境改變。 這個折射光波有其自身的特殊性質 ， 這種性質使折射波不能深入地進入光疏媒質內 。 31 |rs|=|rp|=1， 發(fā)生全反射 。 | | e x p ( )s s r sr r i?? | | e x p ( )p p rpr r i??(42) (43) 接下來討論 和 rs? rp?p分量的位相躍變?yōu)椋? s分量和 p分量的位相躍變之差為： 221c o s2 c o t ( )s i nir s r pina r cn??????? (46) 反切函數(shù)取主值 Fresnel最早設計了消色差波片的 Fresnel棱鏡，用來改變入射波的偏振態(tài)。 12s i n s i ntinn???i??212221 ]1si n)[( ???inn ?12c o s c o sc o s c o sitsnnr ?????12c o s c o sc o s c o stipnnr ?????| | e x p ( )s r sri??| | e xp( )p rpri??29 )e x p (||c o sc o s2121rssiis irinninnr ??? ??????)e x p(||c o sc o s1212rppiip irinninnr ??? ???????(42) (43) 首先討論 |rs|、 |rp| 反射系數(shù)的模值 |rs|、 |rp|仍然可以理解為反射波和入射波對應分量的振幅比； 此時， |rs|=|rp|=1，因而Rs=Rp=R=1； 所以當 θiθc時，入射波的能量全部返回到 n1媒質里，這種現(xiàn)象稱為 全反射 或者 全內反射 。 c)、 ts和 tp均大于 1， 且隨著 θi的增大而增大 ， 但是這不意味著透射率 T大于 1以及 T必然隨 θi的增大而增大 。 ，可以直接用 Fresnel公式來討論反射波和折射波的性質，分析方法和 n1n2的情形完全相同。 sinθc= n2/n1 或 θc=arcsin(n2/n1) (39) 因此分 θi≤θc和 θiθc兩種情況來討論。 把 θt =90176。 26 2． n1n2的情形 這種情形即由 光密媒質 入射到 光疏媒質 的情形 。 若用 R0和 T0表示此時
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