物理光学-在各向同性介质界面上反、折射(123-5)to student

1、1.2 光波在各向同性界面上的反射和折射1.2.3 反射率和透射率 光波入射到两种媒质的分界面上以后，如果不考虑吸收、散射等能量损耗，则入射光的能量在反射光和折射光中重新分配，而总能量保持不变。 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Ii,Ir和It，则通过此面积的光能为： 1.2 光波在各向同性界面上的反射和折射1.2.3 反射率和透射率入射波-反射波- 折射波- 则反射率、透射率分别为： 2110101coscos2iiiWIE2110101coscos2rrrWIE2220201coscos2tttWIE2rWWRir21122coscostnnWWTit1.2 光波在

2、各向同性界面上的反射和折射1.2.3 反射率和透射率 应用菲涅耳公式，即可得到入射光中s分量和p分量的反射率和透射率表示式：)(sin)(sin2122122ssrR)(tan)(tan2122122pprR)(sin2sin2sincoscos2122121122sstnnT)(cos)(sin2sin2sincoscos2122122121122pptnnT显然有:1, 1ppssTRTR满足能量方程 .1.2 光波在各向同性界面上的反射和折射1.2.3 反射率和透射率正入射时22121211nnnnnnRRps这时R只取决于相对折射率12nnn 结论：a)如果n1与n2接近，R就降低，这

3、一原理用于需要减少反射损失的情况；b)反射面增多，光能的损失增加，这种现象随n的增加更为明显。现代光学技术普遍采用在光学元件表面镀以增透膜的方法，以减少光能损失。1.2 光波在各向同性界面上的反射和折射1.2.3 反射率和透射率 图中给出按空气和光学玻璃(n2=1.52)界面计算得到的反射率R随1的变化关系曲线； 图中Rn为自然光为入射光时的反射率。 1.2 光波在各向同性界面上的反射和折射1.2.4 反射和折射的偏振特性 将任意光矢量视为两个正交分量（如s分量和p分量）的组合，因此，任意光波能量都可表示为： psWWWpsWW 称为完全非偏振光； psWW 称为部分偏振光； 0sW称为完全偏

4、振光。 或0pW1.2 光波在各向同性界面上的反射和折射1.2.4 反射和折射的偏振特性 偏振度是指在部分偏振光的总强度中，完全偏振光所占的比例。 MI分别为两个特殊（正交）方向上所对应最大和最小光强。 和mImmIIIIIIPMML总0P完全非偏振光的 1P完全偏振光的 P值愈接近1，光的偏振程度愈高。1.2 光波在各向同性界面上的反射和折射1.2.4 反射和折射的偏振特性自然光的反射、折射特性自然光的反射率为： 反射光偏振度为 折射光偏振度为 1()222rsrprprsrnspininisipWWWWWRRRWWWWspsprsrprsrprRRRRIIIIPspsptstptstptT

5、TTTIIIIP1.2 光波在各向同性界面上的反射和折射1.2.4 反射和折射的偏振特性在不同入射角情况下，自然光的反射，折射和偏振特性如下：a自然光正入射 )0(1或掠入射界面 )90(1时，由于 pspsTTRR,因而， 0trPP，反射光和折射光仍为自然光。b自然光斜入射界面，所以反射光和折射pspsTTRR,光都变成了部分偏振光。c自然光正入射，反射率为 21212nnnnRn1.2 光波在各向同性界面上的反射和折射1.2.4 反射和折射的偏振特性d自然光斜入射，反射率为 )(tan)(tan)(sin)(sin21212212212212nR1.2 光波在各向同性界面上的反射和折射1.2.5 全反射 在光电子技术中，光纤传感和光纤通信是非常重要的应用领域，而在光纤中传输原理，正是基于全反射现象。光纤的定义和结构