123反射率和透射率PPT学习教案

1、会计学1 123反射率和透射率反射率和透射率PPT课件课件 如图，若有一个平面光波以入射角1斜入射介质分界 面，平面光波的强度为Ii，则每秒入射到界面上单位面积 的能量为： Wi=Ii cos1 1 1 n2 n1 cos2 cos1 cos1 第1页/共49页 1 2 i0 0 1 i cos 2 1 EW 1 2 r0 0 1 r cos 2 1 EW 2 2 t0 0 2 t cos 2 1 EW 同理，反射光和折射光的能量表示为： 第2页/共49页 2 i r r W W R 2 11 22 i t cos cos t n n W W T 第3页/共49页 将菲涅耳公式代入，即可得到入

2、射光中 s 分量和 p 分量的反射率表示式分别为： )(sin )(sin 21 2 21 2 2 ss rR )(tan )(tan 21 2 21 2 2 pp rR 第4页/共49页 )(sin 2sin2sin cos cos 21 2 21 2 s 11 22 s t n n T )(cos)(sin 2sin2sin cos cos 21 2 21 2 21 2 p 11 22 p t n n T s 分量和 p 分量的透射率表示式分别为： 第5页/共49页 1 1 pp ss TR TR 由反射率公式得到 决定光在界面上的反射、透射特性的因素有： 入射光偏振态入射光偏振态 入射角

3、入射角 两侧折射率两侧折射率 过程能量守恒 第6页/共49页 R 随入射角随入射角1的变化关系的变化关系 010 20 30 40 50 60 70 80 90 0.0 0.5 1.0 010 20 30 40 50 60 70 80 90 0.0 0.5 1.0 11 n1n2 Rs Rp 第7页/共49页 讨论1. 可见：一般 ps RR 小角度入射和大角度入射(掠入射)时： ps RR 正入射(1=0)时： 2 12 12 ps nn nn RR 123456 0.0 0.2 0.4 0.6 R n n1=1 第8页/共49页 根据菲涅耳公式 B+2= 90 B称为布儒斯特(Brewst

4、er)角。例如，当光由空气射向玻 璃时，n1=1，n2=1.52，布儒斯特角B = 5640 1 2 B tan n n 利用折射定律，可得该特定角度满足： 第9页/共49页 第10页/共49页 1. 折射光与入射光的相位关系折射光与入射光的相位关系 010 20 30 40 50 60 70 80 90 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 tp ts 1 B 第11页/共49页 第12页/共49页 0 rs /2B1 s分量 rs0，s分量反相，或 者说存在一个相位突 变，即rs = 0 rp /2B1 p分量 1B, rp0，p分量同相(rp = 0)； 1B, rp0，p分量有相

5、位突变 (rs = ) (a).光由光疏到光密( n1 n2 ) 010 20 30 40 50 60 70 80 90 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 rs rp B 第13页/共49页 0 rp /2B1 p分量 C0 rs /2B1 s分量 C 1B，rp0，p分量有相位 突变(rp = )； B1C，rp0，p分量同相 01n2：rs0，rp0。 反射光的s分量和p分量 均与入射光相同，因此 合成光与入射光矢量同 向，无相位突变。 n1n2 n2 n1 n1n2： rs0。 反射光的s分量和p分量均 与入射光相反，因此合成 光也与入射光矢量反向， 产生相位突变，即半波 损失

6、。 n1n2 n2 n1 小角度入射的反射特性小角度入射的反射特性 第16页/共49页 n1n2 n2 n1 大角度入射大角度入射掠入射的反射特性掠入射的反射特性 ： 第17页/共49页 n1 n2 n2 n1 n1 1B 3) 薄膜上下表面的反射 010 20 30 40 50 60 70 80 90 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 rs tp ts r pB rs r p B 010 20 30 40 50 60 70 80 90 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 C 第18页/共49页 n1 n2 n2 n1 n1 1B 3) 薄膜上下表面的反射 010 20 30

7、 40 50 60 70 80 90 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 rs tp ts r pB rs r p B 010 20 30 40 50 60 70 80 90 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 C 1 C时，有sin 1 n2/n1，折射定律不再成立。 为了仍然能够运用菲涅耳公式，把 cos 2 表示为虚数： 1) sin (i 1sinisin1cos 2 2 11 2 2 2 2 2 n n 第29页/共49页 代入菲涅耳公式，得到复反射系数： rp rs i p 2 1 2 1 2 2 1 2 1 2 p i s 2 1 2 1 2 1 2 1 s e

8、sinicos sinicos e sinicos sinicos r nn nn r r n n r 其中：n = n2 / n1 是二介质的相对折射率 振幅 相位 1| | | ps rr 1 2 1 2 rp2 rs cos sin 2 tan 2 tan n n 第30页/共49页 线偏振光线偏振光 菲涅耳菱体菲涅耳菱体 5437 5437 圆偏振光圆偏振光 经两次全反射，经两次全反射，s 分量和分量和 p 分量的相位差为分量的相位差为90 1 2 1 2 1 rprs sin sincos arctan2 n 全反射时，反射光中 s 分量和 p 分量之间的相位差： 第31页/共49页

9、 全反射应用 1 光纤传输 2 2 2 1 0 M 1 sinnn n 光纤传光原理光纤传光原理 n0 n2 n1 第32页/共49页 光纤液面计原理图光纤液面计原理图 发生全反 射 不发生全反射 全反射应用 2 光纤传感 第33页/共49页 第34页/共49页 )cossin( i t0 )( i t0t 2t2tt ee zkxktrkt EEE 设分界面为 xOy平面，入射面为 xOz平面 应用 cos2 的虚数形式，则有 nnzk EE /sin 0tt 2 1 2 t e )/sin( i 1t e nxkt 随 z 衰减、沿 x 方向传播。 11t sin/ )sin( 2 nk

10、x 1 sin v vx 、v 第一介质中的波长和速度 x z On1 n2 第35页/共49页 衰逝波图 光疏介质 光密介质 1 O x z i k 等 振 幅 面等相位面 传播方向 穿透深度： 2 1 2 t 0 sinnk n z 第36页/共49页 x n2n1 n1 衰逝波 发生全反射时，光由 1 进入 2 的能量入口处和返回 能量的出口处，相隔半个波长，存在一横向位移。 即：古斯哈恩斯位移。 第37页/共49页 第38页/共49页 0 t D DH 0i1 t D H 1. 光波在金属中的传播光波在金属中的传播 第39页/共49页 i1 0 t D H 0 0 2 2 2 2 2

11、2 t H H t E E 第40页/共49页 )( i)( 0 )( i 0 00 0 e e rkn c trkn c rknin c t eE EE 第41页/共49页 nncn ii 2 ) ( 2 22 22 22 cn 1 2 ) ( 2 22 22 2 222 2 c n 引入复折射率 第42页/共49页 金属表面的反射和折射金属表面的反射和折射 第43页/共49页 类似于全反射的讨论，由于n是复数，所以透射 光波矢也是复数。表示为： tt tt cos sin kk kk z x 实数 复数 zzz kkk ttt i 则s分量： )sin( i si0t i s ti ti s tstit ts ee e )sin( sinco