高二物理竞赛光在电介质表面折射和反射课件

本节要讨论的问题是光在电介质表面折射和反射的电磁学本质光在电介质表面折射和反射时能量的传递光在电介质表面折射和反射时偏振的变化光在电介质表面折射和反射时位相的变化第二节光在电介质表面折射和反射

设一光波从折射率为n1的介质入射到折射率为n2的介质，考察光波经界面反射、折射后，光波的的电磁矢量在界面处的比例。菲涅耳反射、折射公式第二节光在电介质表面折射和反射on1n2

因为光波是横波，所以光波的电磁矢量垂直于传播方向，处在与光波垂直的平面P内。P1P1’P2

在P平面内的电矢量总可以分解成平行于入射面和垂直于入射面两个分量：与电矢量对应的磁矢量为：

首先考虑入射光的电矢量在入射平面内的情况，入射电矢量用E1p表示，磁矢量垂直入射面，用H1s表示。入射角为i1，反射角为i1'，折射角i2。满足反射定律和折射定律。设反射光的电矢量和磁矢量分别为E1p'

和H1s'

，折射光的电矢量和磁矢量分别为E2p

和H2s

，按电磁理论的边界条件，有：电矢量：磁矢量或菲涅耳反射、折射公式第二节光在电介质表面折射和反射oE1pE1p’E2p联立两个边界方程，并以n1sini1=n2sini2

代入，可以得到：p分量振幅反射率p分量振幅透射率菲涅耳反射、折射公式第二节光在电介质表面折射和反射

若入射光是电矢量垂直于入射平面的偏振光，用E1s表示，磁矢量平行入射面，用H1p表示。

设反射光的电矢量和磁矢量分别为E1s'

和Hp1'

，折射光的电矢量和磁矢量分别为E2s

和Hp2

，按电磁理论的边界条件，有：电矢量磁矢量或菲涅耳反射、折射公式第二节光在电介质表面折射和反射oE1sE1s'E2s联立两个边界方程，并以n1sini1=n2sini2

代入，可以得到：s分量振幅反射率s分量振幅透射率菲涅耳反射、折射公式第二节光在电介质表面折射和反射

对于任意方向的线偏振光，总可以分解成平行于入射面和垂直于入射面的正交分量。设有一电矢量为E，与入射面交角为的线偏振光，它的P分量和S分量为：设入射的自然光的光强为I，则：菲涅耳反射、折射公式第二节光在电介质表面折射和反射而对于自然光中的所有偏振态也可以作同样分解p分量振幅反射率p分量振幅透射率s分量振幅反射率s分量振幅透射率菲涅耳反射、折射公式第二节光在电介质表面折射和反射作业：6-16-26-56-10光强的原始定义：光强反射率光强透射率2.反射率和透射率第二节光在电介质表面折射和反射另外光强的意义是通过单位面积上的平均能流，即能流：W=IS能流反射率能流透射率能量守恒：2.反射率和透射率第二节光在电介质表面折射和反射SS1S2入射角入射角振幅反射率光强反射率空气到玻璃界面反射率曲线2.反射率和透射率第二节光在电介质表面折射和反射入射角入射角振幅反射率光强反射率玻璃到空气界面反射率曲线2.反射率和透射率第二节光在电介质表面折射和反射(1)正入射3.菲涅耳反射折射公式——讨论(2)布儒斯特角(3)全反射——临界角p反射分量为零时的入射角p和s分量反射率都100%时的入射角此时掠射第三章波动光学基本原理十、菲涅耳公式2．斯托克斯的倒逆关系o

设光线从介质1射向介质2时反射率为r，投射率为t。

设光线从介质2射向介质1时反射率为r'，投射率为t'。r，t，r'

，t'

，之间的关系？

设振幅为E

的光线从介质1射向介质2时反射率为r，投射率为t。则反射光振幅为rE，透射光振幅为tE。如果振幅为

rE

的光逆着原先的反射方向入射，振幅为tE

的光逆着原先折射的方向入射，将会有什么结果？ErEtEtErE第三章波动光学基本原理十、菲涅耳公式otErErE

从介质1入射到介质2，将发生反射和折射，反射的振幅为rrE，折射的振幅为

trE。tE

从介质2入射到介质1，将发生反射和折射，反射的振幅为r'tE，折射的振幅为

t'tE