反射光在反射点产生的相位跃变半波损失ppt课件.ppt

4 4反射光在反射点产生的相位跃变半波损失 第四章波动光学的电磁理论基础 Electromagnetictheoryofwaveoptics 一 反射光与折射光的相位变化 前面我们规定了入射光 反射光 折射光中P S分量的正方向 并认为它们的振幅均为正值 若由菲涅尔公式得出的反射光或折射光P S分量为负值 则说明其相应分量的相位发生了 的突变 由菲涅耳公式以导出反射光 折射光在反射点的相位变化规律 1 1 反射光的位相变化 光在介质表面发生反射时有两种情况 外反射 光由光疏介质射入光密介质时发生的反射 内反射 光由光密介质射入光疏介质时发生的反射 1 外反射 1 P分量的相位变化 对于外反射 且i1和i2都小于 2 2 由菲涅耳公式 因为 所以rp的正负完全由分母决定 当 这时的入射角用iB表示 称为布儒斯特角 当 代入折射定律 可得 3 即当以iB入射时 反射光中没有P分量 只有S分量 当 无相位跃变 a b 当 什么情况下 透射光没有反射能量损失 反射光的P分量发生相位 跃变 4 2 反射光中S分量的相位变化 对于外反射 由 因为 所以 反射光中 S分量有 的相位跃变 5 2 内反射时反射光在反射点的相位变化 1 P分量 对于内反射 将发生全反射 a 当 因此 P分量发生 的相位跃变 b 当 因此 P分量无相位跃变 6 将发生全反射 C 当 其相位的改变量为 满足下式 7 2 S分量的相位变化 内反射时 a 当 因此 则S分量无相位跃变 b 当 将发生全反射 其S分量的相位改变为 8 满足下式 9 2 折射不改变相位 对于外反射 对于内反射 无论入射角i1大小如何 都有 10 二 光反射时的半波损失 光波具有时空双重周期性 在光程上 每隔半个波长光矢量的振动方向相反 当光在两种介质界面上反射时 如果反射光的光矢量振动方向相对于入射光的光矢量变成共线反向 或者说在反射点反射光电矢量相对于入射光电矢量相位突变 这种现象称为 半波损失 其意义是 在折射点 折射光的振幅相位不因折射而产生变化 即在折射点 折射光总是与入射光的振动同相位 11 1 正入射 外反射时 反射光产生半波损失 正入射时i1 0 由外反射时的相位跃变图可知 反射光P S分量的相位改变量分别为 由图可以看出 12 由菲涅耳公式知 当i1 0时 如图 在反射点 反射光和入射光矢量的振幅A1 与A1共线反向 说明由于反射 在反射点 反射光电场矢量相对于入射光电场矢量相位跃变了 即反射光电场矢量产生了半波损失 13 2 掠入射 外反射时 反射光产生半波损失 大角掠射时 按照P S分量各自约定的正方向在反射点处 如图 AP1 0 AP1 0 AP1与A P1实际振动方向反向 AS1 0 A S1 0 AS1与A S1实际振动方向反向 14 由菲涅尔公式 因此 在反射点反射光电场矢量和入射光电场矢量的振幅A 1与A1共线反向 即反射光的电场矢量产生了半波损失 类似可知 3 内反射时 反射光无半波损失 4 在任何情况下 折射光永不产生半波损失 15 三 介质板上下表面反射和折射时的半波损失 若光在两介质界面上反射时的物理性质不同 物理性质不同是指一个面是外反射 一个面是内反射 两反射相干光1 2之间将产生 2的附加光程差 两透射相干光1 2 之间不产生 2的附加光程差 16 若光在两介质界面上反射时的物理性质相同 物理性质相同是指上下两个面都是是外反射 或着都是内反射 两反射相干光1 2之间不产生 2的附加光程差 两透射相干光1 2 之间将产生 2的附加光程差 即或 17 内反射时 折射角随着入射角的增大而增大 当折射角等于900时 对应的入射角为ic 称作临界角 四 全内反射临界角 内反射 光从光密媒质入射到光疏媒质 外反射 光从光疏媒质入射到