第1章 波动光学基础 1-5 光在介质界面的反射与折射 物理光学课件.pptVIP

§1.1 光的波动性质*§1.2 光波的函数表述 *§1.3 光的偏振态 §1.4 实际光波与理想光波*§1.5 光在介质界面的反射与折射 主要内容 光波具有振幅、相位、频率、传播方向和偏振态等诸多特性。因此，全面考察光在界面的反射和折射时的传播规律，也应包括：传播方向、能流分配、相位变化和偏振态变化。 注意区分： 引入中间变量 —— 有效折射率 讨论：振幅反射系数与入射角的关系 1.5.6 全反射现象与应用 一、反射系数及反射相移 三、近场扫描光学显微镜（NSOM） NSOM原理： NSOM独特功能： 1、高分辨 突破衍射极限（200nm）, 实现12nm分辨。 ２、样品宽容 　 固、液、绝缘体、金属、半导体，无需特殊加工。 ３、环境宽松 　 无需真空环境。 ４、照明方式多样，倏逝波广泛存在。 四.其它应用 1.光纤 2.可调谐中性分束棱镜 3.偏振态转换----Fresnel prism 4.应用光学中的各式棱镜 1.5.８ 光在吸收介质界面上的反射和折射 1.5.９光的吸收、色散和散射 　１、吸收介质内 ２、色散　 　　均匀介质：透明波段~正常色散，有吸收波段~反常色散。 ３、不均匀介质中的光散射 随向坐标系中的菲涅耳公式  1、随向坐标系 光的传播方向为Z轴正向，S方向垂直入射面向外为正且等效为Y和Y’轴，P方向平行于入射面，且正向与X和X’ 轴相同。 2、随向坐标系中的菲涅耳公式 3、两个不同坐标系中菲涅耳公式 的关系 随向坐标系中固定了Y、Y’轴及ES的方向，明确了Z轴的方向随光的传播方向， EP的方向按右手定则确定。 前面的推导中，是以入射光波的波矢量和电场矢量方向为固定参考坐标，菲涅耳公式得到的结果表示反射、折射光波相对入射光波的变化。 随向坐标系中波矢量的方向永远是正的；而固定坐标系中入射光波的波矢方向为正，反射光波的波矢方向为负。 随向坐标系中光矢量的方向是相对随向坐标系确定正负的；而固定坐标系中入射光波的光矢量方向永远是正的，反射光波的光矢量方向的正负是相对入射光的。 随向坐标系与固定坐标系之间可以通过以ES方向为轴的坐标旋转进行坐标转换。 相邻随向坐标系之间也可以通过以ES方向为轴的坐标旋转进行坐标转换。 振幅反射系数与入射角的关系 振幅反射系数与入射角的关系 作业五: 1.光矢量与入射面之间的夹角简称为振动的方位角或偏振角, 证明: 入射线偏振光的方位角 与反射线偏振光的方位角 , 以及折射射线偏振光的方位角 之间的关系式为 2.用三块折射率为1.64 的平板玻璃叠放在一起, 一束自然光以布儒斯特角入射, 计算 ①透射光的偏振度 ②透射光中P偏振光与S偏振光的光强度比值 P49. 1.24，1.25 本节重点 4、两个不同坐标系中菲涅耳公式 结论的对比 固定坐标系中 随向坐标系中 随 向坐标系中 固定坐标系中 1 波动光学基础 1.5 光在介质界面的反射与折射 1 波动光学基础 第1章 波动光学基础 1. 自然光在两种电介质分界面上的反射和折射 2. 菲涅耳公式 3. 斯托克斯倒易关系 4. 布儒斯特定律 5. 反射光与透射光的半波损失（相位突变） 7. 反射光与透射光的能量分配 1 波动光学基础 1.5 光在介质界面的反射与折射 6. 全反射现象与应用 1.5.1 光在两种电介质分界面上的反射和折射 1 波动光学基础 1.5.1 光在介质界面的反射与折射 一、电磁场的边值关系/边界连续条件 在两种各向同性的无吸收介质界面运用Maxwell积分方程可得: 即 简记为: 场量切向连续; 感量法向连续. 特别注意: 边值关系中的场量和感量是同一位置、同一时刻的和矢。 1 波动光学基础 1.5.1 光在介质界面的反射与折射 二、反射和折射定律 设（如图）：入射、反射、折射光波的电场矢量的S-分量分别为： 光矢量的s分量-垂直于入射面振动 界面；入射面；振动面. 光矢量的p分量-平行于入射面振动 r—是在界面上的任一点的位置矢量。 1 波动光学基础 1.5.1 光在介质界面的反射与折射 １． ２． ３． 1 波动光学基础 1.5.1 光在介质界面的反射与折射 由 可得 即 ②反射光线、折射光线与入射光线均位于同一平面—入射面内； ④入射角的正弦与折射角的正弦之比，对于给定介质及光波长，是一个常数。 结论： 及 ③反射角与入射角相等； ①反射光波、