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D,E,k,S共面并垂直于H,k?D,S?E波面速度与光线速度关系:(3)光线速度椭球或在单轴晶体中,光线椭球具有旋转对称性。OB独立于能流方向,始终垂直于z轴,其长度恒为vx。说明光线速度不随传播方向改变,即为o光,其波面应是一个球。OA始终与z轴和OS共面,其长度随能流方向改变,说明光线速度随传播方向改变,即为e光。菲涅耳公式成立条件:a.适用于绝缘介质;b.适用于各向同性介质;c.适用于弱场和线性介质;d.适用于光频段。2.2半波损失问题(1)反射光波:??/2i10n1n2??/2iBi10当光波以接近正入射或掠入射角度在光疏与光密介质的分界面反射时,反射光矢量相对于入射光发生?的相位突变—半波损失。??/2i10iC??/2iBi10iCn1n2掠入射发生相位?突变。正入射不发生相位?突变;折射光波在任何情况下,光矢量都不发生相位?突变。2.3反射率和透射率(1)振幅反射率和透射率-菲涅耳公式(2)光强反射率和透射率反射率透射率(3)能流反射率和透射率光功率=光强?截面积能量守恒:功率反射率和透射率:能量守恒用光强表示:入射光是自然光:正入射:空气-玻璃分界面(n=1.52)自然光反射率:结论:约4%的光能量在空气-玻璃分界面被反射。N块玻璃片系统的反射光能损失:2.4布儒斯特(Brewster)定律任何偏振光投射到两种不同介质分界面时,当入射角满足关系反射光中没有振动平行于入射面的分量,反射光是完全线偏振光,其光矢量的振动垂直于入射面。波片组的偏振度计算:入射角:起偏振角或布儒斯特角2.5斯托克斯倒逆关系求关系?问题提出第一界面:第二界面:斯托克斯关系(对p,s光均成立):2.6全反射光波的偏振态相位变化:s,p分量的相位差:结论:当入射角=临界角,?=0,反射光偏振态与入射光相同;当入射角临界角且入射光矢量与入射面夹角不为0或?/2,??0,反射光为椭圆偏振光。2.7隐逝波隐逝波问题:全反射时有无光波进入第二介质?隐逝波波前函数:隐逝波:沿x方向传播,振幅在z方向按指数衰减的波。z方向:有效进入深度~一个波长;x方向:在第二介质中平行于分界面流动~半个波长后返回第一介质。隐失波现象和应用a.受抑全反射和光学隧道效应b.平面光波导(3)扫描近场光学显微镜SNOM三,双折射3.1晶体外形具有一定规则性;内部原子排列有序且具有周期性。7种晶系,14种晶格,32种点群。方解石晶格双轴晶体:各向异性单斜晶系、三斜晶系、正交晶系立方晶系:各向同性单轴晶体:各向异性三角晶系、四角晶系、六角晶系3.2双折射现象和基本规律当一束光入射于晶体表面时,产生两束透射光的现象-晶体双折射。a.寻常光线遵从折射定律-o光b.非常光线不遵从折射定律-e光e光o光c.晶体的光轴光在晶体内传播时不发生双折射的方向-晶体的光轴单轴晶体:只有一个光轴方向。双轴晶体:有两个光轴方向。e光o光由e光和光轴组成的平面-e主平面d.晶体的主平面和主截面由o光和光轴组成的平面-o主平面由光轴和晶体表面法线组成的面-晶体的主截面,也是o光和e光共同的主平面。eo例:方解石晶体的主截面e光:线偏振光。光矢量在e主平面内,与光轴的夹角随传播方向而变。e.偏振性o光:线偏振光。光矢量与主平面垂直;总是与光轴垂直。3.3双折射的电磁理论(1)晶体介电张量物质方程的张量形式:x,y,z--晶体的主轴方向介电张量由决定的三个折射率为主轴的光学折射率--主折射率分析:晶体表现为单轴晶体的光学性质晶体表现为各向同性的光学性质晶体表现为双轴晶体的光学性质(2)D,E,H与k,S的关系在单轴晶体中,光线(能流)方向与波面法线方向一般不重合。其关系由下式决定:偏振OPTICSOPTICS北京航空航天大学1.1光的偏振态-光矢量的振动状态EHk?kEH(1)偏振态及其表征五种偏振态:线偏振光;圆偏振光;自然光;部分偏振光;椭圆偏振光。a.线偏振光:光矢量方向恒定。b.圆偏振光光矢量大小不变,振动方向随时间变化,端点轨迹为圆。右旋,左旋c.自然光随机线偏振光的集合。d.部分偏振光线偏振光+自然光f.椭圆偏振光椭圆偏振光方程:?=m
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