光波在金属表面的透射和反射.pptxVIP

§1-9光波在金属表面的

透射和反射

来源于人们对电磁场的基本认识：静电场、静磁场及其表现在静止电荷周围有静电场，在恒定电流周围有静磁场。电场的表现为：处在电场中的带电物质要受到电场力的作用，这个力的大小和方向与描述电场的物理量—电场强度E有关。磁场的表现为：处在磁场中的带电物质要受到磁场力的作用，这个力的大小和方向与描述磁场的物理量—磁感应强度B有关。第一节麦克斯韦方程组

电场和磁场由带电物质及其运动产生，并通过对带电物质的作用而表明其存在。电磁场是矢量场：E和B都是矢量电荷做加速运动时，所产生的电磁场将随着时间变化，E和B不仅是位置坐标r的函数，还是时间t的函数。麦克斯韦把稳恒电磁场（静电场和稳恒电流的磁场）的基本规律推广到交变电磁场的普遍情况而得到麦克斯韦方程。第一节麦克斯韦方程组

第一节麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组指出了函数E、B和电荷分布及运动的关系，特别指出了E和B变化之间的关系。2.积分形式的麦克斯韦方程组式（1）：电荷可以单独存在，电场是有源的。式（2）：磁荷不可以单独存在，磁场是无源的。式（3）：变化的磁场产生电场。式（4）：变化的电场产生磁场。

第一节麦克斯韦方程组3.微分形式的麦克斯韦方程组（5）式表明：电位移矢量起止于存在自由电荷的地方（6）式表明：磁场没有起止点；（7）式表明：磁感应强度（磁通密度）的变化会引起环行电场；（8）式表明：位移电流和传导电流一样都能产生环行磁场。

讨论在无限大的、各向均匀、透明、无源媒质中的电磁波。“均匀”和“各项同性”意味着是与位置无关的标量。透明意味着无源是指第二节电磁场的波动性

第二节电磁场的波动性麦克斯韦方程的形式变为：

010203与标准波动方程比较:由此可得：可知：第二节电磁场的波动性

波动方程的平面波解上式也可以只取一种形式1-3平面电磁波

1-3平面电磁波若取一余玄函数（周期为2?）作为波动方程的特解,则有平面简谐波：

一般坐标系下的平面波的波函数：01复数形式的波函数：02复振幅031-3平面电磁波

平面电磁波的性质1电磁波是横波2E和H互相垂直3构成右手螺旋系统4E和B同相:51-3平面电磁波

球面波的波函数球面波的复振幅柱面波的波函数柱面波的复振幅1-4球面波和柱面波

辐射能：01电场的能量密度02磁场的能量密度为03两者之间的关系04总电磁波能量密度?为：05定义波印廷矢量S表示电磁波所传递的能流密度061-5光波的辐射

在物理光学中，通常把辐射强度的平均值s称为光强度，以I表示，1由上式知2在许多场合比例系数并不重要，故常写为：31-5光波的辐射

1－6电磁场的边值关系在光学中，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：

01反射定律和折射定律：02由03上式对任何时刻t都成立，04则05即：入射波，反射波，折射波频率相同。06上式对界面上的位置矢量r都成立07则1-7光在两个介质分界面上的反射和折射

§1-7光在两个介质分界面上的反射和折射二、菲涅尔公式：1.入射波电场只有s分量的情形：HipEtsHtpEisErsHrpKiKrKtθiθrθt···

§1-7光在两个介质分界面上的反射和折射2.入射波电场只有P分量波的情形Kt··EipHisErpEtpHrsHtsKiK?iθiθrθt

01利用折射定律，这四个关系式可以改写成不显含折射率的形式：02此即为菲涅耳公式。1-7光在两个介质分界面上的反射和折射

01折、反射波性质的进一步讨论：03有半波损失：05正入射时：?i=0，?t=002n1?n2情形：04布儒斯特角1-7光在两个介质分界面上的反射和折射

折、反射波从入射波获得的辐射能量01容易证明：R+T=1021-7光在两个介质分界面上的反射和折射

n1n2情形：此时不再存在?位相突变。?i??c时，全反射：临界角，用?c表示1-7光在两个介质分界面上的反射和折射

1-8全反射关于全反射时的位相变化

显然sinθ1=n时,即θ1等于临界角θc时,入射光为线偏振光，反射光也为线偏振光。01θ1θc时，由于δ的存在将会使入射的线偏振光变为椭圆偏振光。021-8全反射

倏逝波：全反射下第二介质中存在的透射波。01透射波的波函数可写为02透射波是一个沿x方向传播的、在z方向按指数规律变化的波，03波长：04速度：051-8全反射

1-9光波