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1、菲涅尔反射公式的研究张林棋 陈海滨(08级物理学一班)菲涅尔反射公式的研究张林棋 陈海滨(08级物理学一班)摘 要 光波在不同介质界面发生反射和折射式,入射波、反射波、折射波的振幅、相位、能流密度等均可以使用菲涅尔公式得到很好的解决,本文主要通过Pascal实验室来进行菲涅尔反射公式的研究的。关键词 菲涅尔反射 P光 S光 反射系数 布儒斯特角分类号 1 引言本文的内容是研究菲涅尔反射公式及其曲线规律,通过pascal实验仪器,完成整个实验的测量。2 原理光波通过两种均匀透明的介质分界面时会发生反射和折射。在任何时刻,入射波和反射波的电矢量,一个平行于入射面(用指标P表示)。一个垂直与入射面(
2、用指标S表示)。角和、分别表示入射角、反射角和折射角。以和分别表示两种透明介质的折射率,以、及来依次表示入射波、反射波和折射波电矢量的振幅,它们的分量应表示为、和、如图1所示.根据光的电磁理论可得菲涅尔反射公式:= (1)= (2)由于光强正比与电矢量的振幅,则反射光强和入射光强之比为 (3) (4)式中,、和、依次为入射光平行分量的光强和垂直分量的光强、反射光平行分量的光强和垂直分量的光强,和分别为介质对光的平行分量的反射系数和垂直分量的反射系数。确定偏振片的偏振方向及反射玻璃的折射率,可以采用布儒斯特定律。假定我们将平行与入射平面的线偏振光称之为光,则光的入射角为布儒斯特角时,光的反射光强
3、为零,满足下式: (5)由实验测出,利用式(5)计算出。根据(3)和(4),做出理论曲线。可用(5)计算出折射率。在确定光入射角为布儒斯特角时,也确定了偏振片的偏振方向。3 实验方法(1) 实验装置图如图2,在实验前,确保仪器符合光路要求,例如激光水平,对准狭缝,设置pascal实验室端口。做好实验准备。 (2) 通过改变D型棱镜的角度来改变入射角的角度,用偏振片来获得P光和S光,而后通过pascal实验室端口采集数据。(3) 用pascal实验室来处理所采集的数据,绘制出Rp-i,和Rs-i图像,如图(4) 用orgin软件绘制理论的Rp-i,和Rs-i图像,与实验所的图像在同一坐标系中相比
4、较,如图4实验结论及分析(1) 观察强度反射率曲线,可以看出,随着入射角的增大,s分量和p分量的变化时不同的,s分量的强度反射率总是单调上升的,但p分量的强度先是下降,在某个特殊角度iB出下降到0,尔后上升。当入射角i趋于90°时,p,s两个分量的反射率都急剧增大到100,而使p分量反射率接近于为零的入射角iB我们称为布鲁斯特角。(2) 对比理论的反射曲线和实际实验测定的反射曲线可以发现,曲线大致趋势是一样的。相比于理论曲线,实际的曲线要偏低一点,产生这种误差的可能原因是:由于入射光线没有完全进入光传感器。5参考文献【1】 赵凯华,钟锡华,光学,北京大学出版社,1982 165【2】 杨军,许丽萍,温延敦,寻常光在单轴晶体内表面上的反射系数,华北工学院理学系2003【3】 唐伟跃,刁振琦,王杰芳,用菲涅尔公式分
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