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第二节光在电介质分界面上的反射和折射 一 电磁场的连续条件 本质是光波的电磁场与物质相互作用 在没有传导电流和自由电荷的介质中 B和D的法向分量在界面上连续 E和H的切向分量在界面上连续 单色平面电磁波入射到两电介质表面时引起的传播方向 振幅 相位 能量及偏振性的变化 入射面 界面法线与入射光线组成的平面 振动面 电场矢量的方向与入射光线组成的平面 电矢量所在的平面 任一方位振动的光矢量E可分解成两个互相垂直的分量p分量 平行于入射面振动S分量 垂直于入射面振动 几个概念 二 反射定律和折射定律 以S分量为例 其入射波 反射波和折射波的表示分别为 由连续第四式得 由上式得 共面 且在入射面内 三 菲涅尔公式 反射波 折射波与入射波振幅和位相关系 以S分量为例 由连续条件得 E沿y方向分量连续 H沿x方向分量连续 电介质时 入射面xoz分界面xoy 得s波的振幅反射系数和振幅透射系数 同理得p波的振幅反射系数和振幅透射系数 一 振幅关系 讨论 a 光疏到光密 b 光密到光疏 二 位相关系 光通过界面时折射光波不发生相位变化 折射波 反射波 n1 n2光疏到光密 n1 n2光密到光疏 n1 n2光疏到光密 n1 n2光密到光疏 S波 P波 没有位相变化 全偏振 发生了 的位相变化 S波 P波 没有位相变化 全反射位相变化不是0或 全反射位相变化不是0或 发生了 的位相变化 全偏振 没有位相变化 四 反射和折射时的偏振关系 入射光是线偏振光 入射光是自然光 反射光中没有振动平行于入射面的分量P波 发生全偏振 反射光是偏振光 入射角为布儒斯特角 即 透射光为P波占优势的部分线偏振光 提供了一种起偏的方法 布儒斯特定律 五 全反射 光从光密介质射向光疏介质 n 1 时 若入射角 称为临界角 则界面上所有的光都反射回第一媒质 第二媒质没有折射光 这种现象称为全反射 特点 反射时不损失能量 位相变化 S波和P波位相变化不是0或 应用 纤维光学和集成光学中 传导光能 传递光学图像 六 倏逝波 问题 全反射时的表观现象 实验分析 1 有折射光波进入第二媒质2 透入深度与入射波长有关3 振幅足够强时 将进入另一光密媒质 且按常规传播 光从光密媒质界面上发生全反射时 透过界面进入第二媒质约波长量级 并沿着界面流过波长量级距离
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