电磁波在两种均各向同性透明媒质界面上的反射和折射.ppt

Perpendicular (“S”) polarization sticks out of or into the plane of incidence. 位相变化规律 ni nt 光从玻璃到空气传递时的反射率和透射率 光从玻璃到空气传递时位相的跃变 nt ni 位相跃变 vs. 入射角 和ni /nt的关系 Design of optical fibers Core: Thin glass center of the fiber that carries the light Cladding: Surrounds the core and reflects the light back into the core Buffer coating: Plastic protective coating Li Li, OPN, vol. 14, #9,pp. 24-30, Sept. 2003 ni /nt ni /nt Note the general behavior above and below the various interesting angles… qi qi 激光美容网 1.4.4　全反射的性质和应用 全反射时s和p分量反射波的位相差 意义： 　　　反射波中s分量和p分量之间的位相差将引起入射波偏振态的变化，通过检验反射波的偏振态，可以验证全反射中，反射波s分量和p分量之间的位相差的存在。 激光美容网 全反射时第二媒质中的电磁波 全反射时透射波的透射系数 将透射系数的公式扩展到复数领域，有： r,t和入射角　　的关系曲线 有波存在 透射波的波函数（取入射面为xz面） 入射、反射和折射波 激光美容网 倐逝波（The Evanescent Wave）的性质 倐逝波一般不再是横波，存在着与传播方向x平行的分量。 激光美容网 全反射的应用 利用高反射率 全反射棱镜 光纤 激光美容网 * §1.4　电磁波在两种均匀各向同性透明媒质界面上的反射和折射 研究的内容： 研究的方法： 　　电磁波在两种均匀的各向同性的透明介质界面传播时，会发生反射、折射现象，讨论两种介质中的电磁波（入、反、透）之间在传播方向、能量关系、位相关系、振动方向等之间的关系。 从麦克斯韦方程组出发 边界条件 导出折、反射定律和菲涅耳公式 只讨论入、反、折射的电场波之间的关系 以简谐平面波为研究对象 1.4.1　电磁场的边界条件 目的：导出电磁波的场在两种媒质界面处的关系。即折射率为n1和n2的两种媒质界面两侧的电磁场的关系。 激光美容网 由于界面处物质的常数不同，E、B应该是不连续的，因此不存在各阶的偏导数，应采用积分式的麦克斯韦方程组。 1-1 1-2 1-3 1-4 电场　　的边界条件 公式 (1-1)的左右两边的积分域设为横跨界面两侧的小矩形。 激光美容网 横跨界面的矩形积分域 条件： ≈0 矩形的周长c以逆时针方向为正；积分面积矢量ds自显示面向外为正；界面的法线自介质1指向介质2。 分析方法： 将 分成不同媒质中的 和 两部分。 由于 当作常矢量处理 和 ≈ 忽略 ≈0 （因为A ≈0） 激光美容网 结论： 在界面两侧，电场强度Ｅ的切向分量连续。 磁场　　的边界条件 积分域设为横跨界面的小扁盒的整个表面。 条件： 分析方法： 将 分成不同媒质中的 和 两部分。 当作常矢量处理 和 激光美容网 忽略 ≈ 结论： 在界面两侧，磁感应强度Ｂ的法向分量连续。 电位移　　的边界条件 公式（1-2） 积分域 结论： 在界面两侧，电位移Ｄ的法向分量连续。 磁场强度　　的边界条件 横跨界面的矩形积分域 结论： 在界面两侧，磁场强度Ｈ的法向分量连续。 在光学中，常常要处理光波从一种介质到另一种介质的传播问题，由于两种介质的物理性质不同（分别以?1、?1 和?2、?2 表征），在两种介质的分界面上，电磁场将不连续，但他们之间仍存在一定关系，通常把这种关系称为电磁场的边值关系。总结为： 激光美容网 1.4.2　折、反射定律（各向同性媒质中） 两点假设： 入射波射（Ei）到界面时，分成反射波（Er）和透射波（Et） 界面是无限扩展的，因此入射波是简谐平面波，则反射和透射波也是简谐平面波。 入射、反射和折射波 波函数： ：是常矢量，其幅角表示r=0处的初始位相。 ：为界面内的位置矢量 激光美容网 折、反射定律：（只讨论电场波Ｅ） 界面两侧的总电场为： 应用电场的边界条件 上式对任何时刻t都成立， 则 上式对界面上的位置矢量r都成立 则 即：入射波，反射波，折射波频率相同。 激光美容网 r可在界面内任意取向 即：反射波和折射波均在入射面内。 激光美容网 写成标量形式 证毕：折、反射定律。 激光美容网 1.4.3