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1、第三章 介质界面光学与近场光学显微镜,第三章 介质界面光学与近场光学显微镜,介质界面光学 菲涅耳公式 全反射 近场光学显微镜,金属光学 波在导体中的传播 金属面的反射和折射 金属光学常数电子论初探 金属膜理论,频率、振幅、相位、 偏振态、传播方向,能流分配、 相位变更、 偏振态变化、 传播方向、 频率变化,光波（横波）,复振幅反射率和透射率,界面反射和折射,反射率和透射率：,布儒斯特角、临界角,iB为布儒斯特角,100%,4%,15%,n1=1.0 n2=1.5,Rs,Rp,iB,/2,0,100%,4%,n1=1.5 n2=1.0,Rs,Rp,iC: 临界角,/2,0,iB,光强,入射角,反

2、射光的相移变化曲线：,n1n2,（1） n1n2， n121, 光疏介质到光密介质， 相移变化比较简单，=0或者，如图：,与局部坐 标架相反,与局部坐 标架相反,n1n2,（2）n1n2， n121,即光密到光疏，情况比较复杂， 当入射角大于全反射临界角，相移因子由0连续变至,n1n2,与局部坐 标架相反,n1n2,(1)正入射时： n1n2, 没有。,p,s,k,p,s,k,局部坐标架,n1n2,n1n2,n1n2,n1n2,考察薄膜上下界面反射的 光束1和2之间的相位差。,当n1n2n3，要计入相位突变，实际光程差为：,ii. 当n1n2n3或n1n2n3， 不计入相位突变， 实际光程差为

3、：,(3)斜入射时：,结论（限于入射角小于布儒斯特角）,维纳实验：,对于s光，,记录到明暗条纹,对于p光，,记录到均匀黑度,证明乳胶感光是电场所致，而磁场没有起作用。,原子物理学从理论上估算，光波中作用于电子 电荷上电场力远远大于作用于电子磁矩的磁场力。,线偏振光,全反射时隐失波的特点：,穿透深度：波长量级,波动性: 仅沿界面x方向为行波。 等幅面与等相面正交。,不具有辐射场， 即,近场扫描光学显微镜,金属刀片,Apertured Modes of Operation,a) Photon Tunneling (PSTM) by a sharp transparent tip, b) PSTM

4、by sharp opaque tip on smooth surface, c) Scanning Interferometric Apertureless Microscopy (SIAM) with double modulation.,Illumination, Collection, Illumination Collection, Reflection and Reflection Collection,Apertureless Modes of Operation,传统光学显微镜与近场扫描光学显微镜的比较,若场是严格单色的，角频率为，E随时间变化的形式：,金属内部, 非常大,金属光学,导电媒质和不导电媒质在数学处理上变得很类似。,简谐平面波：,代入,得：,吸收系数,穿透深度,不同波段的波在金属

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