在全反射条件下,两个份量有不同的位相变化,两份量的位相差为当入射角为临界角或900时,两份量的位相差为0,若入射光为线偏振,反射光也为线偏振。三、相位变化当入射角小于临界角时,两份量的位相差不为0或,反射光为椭圆偏振。全反射时,相移与入射角的关系因而,改变入射角可改变反射光的偏振光态实验表明,在全反射岁月波不是绝对地在界面上被全部反射回第一介质,而是透过第二介质约一个波长数目级的深度,并顺着界面流过波长量级距离后重新返回第一介质,顺着反射光方向射出。这个顺着第二介质表面流动的波称为隐失波。从电磁场的连续条件看,隐失波的存在是必然的。由于电场和磁场不会在两介质的界面上忽然中断,在第二介质中应有透射波存在,并具有特殊的方式。四、隐失波透射函数中已无实数意义.波函数化为:波沿x方向传播*穿透深度—第二介质中,波的振幅衰减到最大值的1/e时的深度空域中迅速衰减的波—隐失波波的振幅随z的降低呈指数衰减:介质1中的波长隐失波的波长*借助三棱镜,可以(a)改变路径的方向,(b)使看见的物体变为倒立,(c)同时改变路径的方向和使像变为倒立。许多光学仪器借助全反射来改变光线的传播方向和使像倒转。
(a)(c)(b)五、全反射应用举例光导纤维光纤可传导光能,传递光学图像,弄成各类光纤传感,在医学(用于医疗诊病用的内视镜)、精密检测、计算机以及光纤通讯等方面得到广泛应用。光借助全反射可在弯曲的光纤内行进。借助倏逝波特点形成的受抑全反射效应能制成光调制器或光输出耦合器。二、菲涅耳公式表示反射波、折射波与入射波的振幅和位相关系1.E为s波,H为p波的菲涅耳公式s态—振动矢量垂直于入射面p态—振动矢量在入射面内规定:把分解为s波和p波,S份量与p份量互相独立*光波的震动面是指电场矢量的方向与入射光线组成的平面。*任一方位震动的光矢量E都可以分解成相互垂直的两个份量。*光波的入射面是指界面法线与入射光线组成的平面。对任一光矢量,只要分别讨论两个份量的变化情况就可以了。称平行于入射面震动的份量为光矢量的p份量,记为EP。称垂直于入射面震动的份量为光矢量的s份量,记为ES。二、菲涅耳公式E、H矢量在界面处切向连续反射和折射不改变E、H的震动态1.E为s波,H为p波的菲涅耳公式S波的振幅反射系数S波的振幅透射系数2.E为p波,H为s波的菲涅耳公式P波的振幅反射系数P波的振幅透射系数即振幅反射率振幅透射率s波振幅反射率振幅透射率p波*借助关系菲涅耳公式*对于的垂直入射的特殊情况,可得相对折射率菲涅耳公式给出反射波或折射波与入射波的振幅的相对变化,用振幅反射、透射系数来表示,并随入射角而变。
三、菲涅耳公式的讨论菲涅耳公式以入射角表示:由菲涅耳公式分别得到n?n?两种情况下的r、t~θ?曲线当时,即掠入射时,即没有折射光波。当时,即垂直入射时,都不为零,表示存在反射波和折射波。(1)n?n?的情况(3)相位变化随着θ1的变化会出现正值或负值的情况,表明所考虑的两个场同相位(振幅比取正值),或则反相位(振幅比取负值)怎么判断光的折射和反射,相应的相位变化或是零或是布儒斯特(D.)角全反射临界角从光密到光疏????n1n2??对于折射波,都是正值,表明折射波和入射波的相位总是相同,其s波和p波的取向与规定的正向一致,光波通过界面时,折射波不发生相位改变。对于反射波,要分辨n1>n2和n1n2推论:当平面波在接近正入射或掠入射下从光疏介质与光密介质的分界面反射时,反射光的电矢量相对于入射光的电矢量形成了的相位突变(半波损失:反射时损失了半个波长)。假如光波是从光密介质入射到光疏介质,在正入射时反射波的电矢量没有的相位突变,掠入射时发生全反射现象。对于折射波,不论哪一种情况,电矢量都不发生位相突变。(4)反射率和透射率反射波、折射波与入射波的能量关系?考虑界面上一单位面积,设入射波、反射波和折射波的光强分别为通过此面积的光能为入射波反射波透射波界面上反射波、透射波的能流与入射波能流之比为当不考虑介质的吸收和散射时,依据能量守恒关系P波和s波的反射比和透射比表示式为同样有若入射光为自然光,可把自然光分成s波和P波,它们的能量相等,都等于自然光的一半,因而,反射率为自然光在的区域内反射率几乎不变,约等于正入射的值。
正入射时,对于构造复杂的光学系统,虽然接近于正入射下入射,因为反射面过多,光能量的损失也很严重。比如,一个包含6块透镜系统,反射面12面,若n=1.52,光在各面入射角很小怎么判断光的折射和反射,透过这一系统的光能量为W1为入射光能量,因为反射而损失的能量占41%。为降低光能量损失,近代光学技术普遍采用在光学器件表面镀增透膜。诸如:在空气——玻璃(n=1.52)界面反射的情况,约4%的光能量被反射。小结光在介质界面上有反射和折射现象:1)反射或透射光波的振幅、强度、能流可通过菲涅尔公式进行估算;2)由菲涅尔公式可知,当平面波在接近正入射或掠入射,从光疏介质与光密介