半波損失和額外光程差專題課件

單色平面電磁波入射到兩電介質(zhì)分界面：傳播方向、振幅、相位、能量、偏振性一菲涅耳公式

(一)菲涅爾公式

(討論反、折射光與入射光的振幅關系)

入射面：k1和界面法線n所構成的平面

任意偏振狀態(tài)的光矢量E可分解為s分量Es（電矢量垂直于入射面）和p分量Ep(電矢量在入射面內(nèi))入射面nk1EpEEs界面單色平面電磁波入射到兩電介質(zhì)分界面：一菲涅耳公式(一)1

光是電磁波,光在界面上反射和折射時應滿足電磁場的邊界條件.即將入射光、反射光和折射光分解為s和p分量.光是電磁波,光在界面上反射和折射時應滿足電2⊙⊙為便于討論,取入射面,分別用兩個圖描述電場s分量和p分量在反射和折射時振動振幅及方向變化.(2)首先討論電場的p分量:再根據(jù)先確定入射面內(nèi)Ep1方向,隨后由“隨線坐標”定確定圖中六個分量都是O點處的值,為明顯起見,畫在遠離O點的位置.⊙⊙⊙為便于討論,取入射面,分別用兩個圖描述電場s3(2)首先討論電場的p分量:(2)首先討論電場的p分量:4由邊界條件,各切向分量之間關系可表示為(1)(2)根據(jù)且透明介質(zhì)有因此上面(2)式可變?yōu)橛蛇吔鐥l件,各切向分量之間關系可表示為(1)(2)根據(jù)且透5即(3)聯(lián)立(1),(3),并代入得p分量振幅反射比:振幅透射比:即(3)聯(lián)立(1),(3),并代入得p分量振幅反射比:6解得s分量的振幅反射比:振幅透射比:對于s分量,同理有.⊙.⊙⊙(b)討論S分量解得s分量的振幅反射比:振幅透射比:對于s分量,同7二、半波損失的解釋∴反射光總振動方向和入射光總振動相反（相當于位相突變π）1、接近垂直入射，P光S光二、半波損失的解釋∴反射光總振動方向和入射光1、接近垂直入射82、掠入射，P光S光∴反射光總振動方向和入射光總振動相反（相當于位相突變π）2、掠入射，P光S光∴反射光總振動方向和入射光9半波損失：入射光在光疏介質(zhì)中前進，遇到光密介質(zhì)的界面時，在掠射或者正入射兩種情況下，反射光的振動方向對于入射光的振動方向都幾乎相反，都將在反射過程中產(chǎn)生半波損失。這種在同一點僅僅由于反射而出現(xiàn)相位突變的現(xiàn)象稱為半波損失。由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，不產(chǎn)生半波損失相對與入射光線，折射光線永遠不產(chǎn)生半波損失半波損失：入射光在光疏介質(zhì)中前進，遇到光密介質(zhì)的界面時，在掠10三、額外光程差的解釋三、額外光程差的解釋11n1=n3=1,n2=1.5時a1,a2光線的反射系數(shù)n1=n3=1,n2=1.5時a1,a2光線的反射系數(shù)

n1=n3=1,n2=1.5時a1,a2光線的反射系數(shù)n112n1=1.5,n2=1.0n3=1.5時a1,a2光線的反射系數(shù)n1=1.5,n2=1.0n3=1.5時a1,a2光線的反13

圖5n1=1,n2=1.5n3=1.34時a1,a2光線的反射系數(shù)圖5n1=1,n2=1.5n3=1.34時a1,a214圖6n1=1,n2=1.5n3=1.7時a1,a2光線的反射系數(shù)圖6n1=1,n2=1.5n3=1.7時a1,a2光線的15不同折射率情況的曲線圖直觀清晰的表明了額外光程差就是從界面1反射的光線a1和從界面2反射的光線a2,由于它們的振動方向相反，相當于額外增加了半個波長的光程差。不同折射率情況的曲線圖直觀清晰的表明了額外光程差就是從界面116單色平面電磁波入射到兩電介質(zhì)分界面：傳播方向、振幅、相位、能量、偏振性一菲涅耳公式

(一)菲涅爾公式

(討論反、折射光與入射光的振幅關系)

入射面：k1和界面法線n所構成的平面

任意偏振狀態(tài)的光矢量E可分解為s分量Es（電矢量垂直于入射面）和p分量Ep(電矢量在入射面內(nèi))入射面nk1EpEEs界面單色平面電磁波入射到兩電介質(zhì)分界面：一菲涅耳公式(一)17

光是電磁波,光在界面上反射和折射時應滿足電磁場的邊界條件.即將入射光、反射光和折射光分解為s和p分量.光是電磁波,光在界面上反射和折射時應滿足電18⊙⊙為便于討論,取入射面,分別用兩個圖描述電場s分量和p分量在反射和折射時振動振幅及方向變化.(2)首先討論電場的p分量:再根據(jù)先確定入射面內(nèi)Ep1方向,隨后由“隨線坐標”定確定圖中六個分量都是O點處的值,為明顯起見,畫在遠離O點的位置.⊙⊙⊙為便于討論,取入射面,分別用兩個圖描述電場s19(2)首先討論電場的p分量:(2)首先討論電場的p分量:20由邊界條件,各切向分量之間關系可表示為(1)(2)根據(jù)且透明介質(zhì)有因此上面(2)式可變?yōu)橛蛇吔鐥l件,各切向分量之間關系可表示為(1)(2)根據(jù)且透21即(3)聯(lián)立(1),(3),并代入得p分量振幅反射比:振幅透射比:即(3)聯(lián)立(1),(3),并代入得p分量振幅反射比:22解得s分量的振幅反射比:振幅透射比:對于s分量,同理有.⊙.⊙⊙(b)討論S分量解得s分量的振幅反射比:振幅透射比:對于s分量,同23二、半波損失的解釋∴反射光總振動方向和入射光總振動相反（相當于位相突變π）1、接近垂直入射，P光S光二、半波損失的解釋∴反射光總振動方向和入射光1、接近垂直入射242、掠入射，P光S光∴反射光總振動方向和入射光總振動相反（相當于位相突變π）2、掠入射，P光S光∴反射光總振動方向和入射光25半波損失：入射光在光疏介質(zhì)中前進，遇到光密介質(zhì)的界面時，在掠射或者正入射兩種情況下，反射光的振動方向對于入射光的振動方向都幾乎相反，都將在反射過程中產(chǎn)生半波損失。這種在同一點僅僅由于反射而出現(xiàn)相位突變的現(xiàn)象稱為半波損失。由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，不產(chǎn)生半波損失相對與入射光線，折射光線永遠不產(chǎn)生半波損失半波損失：入射光在光疏介質(zhì)中前進，遇到光密介質(zhì)的界面時，在掠26三、額外光程差的解釋三、額外光程差的解釋27n1=n3=1,n2=1.5時a1,a2光線的反射系數(shù)n1=n3=1,n2=1.5時a1,a2光線的反射系數(shù)

n1=n3=1,n2=1.5時a1,a2光線的反射系數(shù)n128n1=1.5,n2=1.0n3=1.5時a1,a2光線的反射系數(shù)n1=1.5,n2=1.0n3=1.5時a1,a2光線的反29

圖5n1=1,n2=1.5n3=1.34時a1,a2光線的反射系數(shù)圖5n1=1,n2=1.5n3=1.34時a1,a230圖6n1=1,n2=1.5n3=1.7時a