光学薄膜技术-02光学特性-1(精).ppt

1、单界面反射率和透射率、光学薄膜技术、相关知识、电磁波光谱反射和折射规律光的干涉麦克斯韦方程平面电磁波理论边界条件、电磁波光谱、电磁波光谱、波长分布：真空中可见光波长范围为400780nm红外光为780107nm； 紫外光为1400nm； 比紫外光短的有放射线、放射线(0.001nm )等，比红外线长的是电波。 电磁波频谱、反射和折射规律、-斯内尔的折射规律不仅适用于介质，也适用于金属。 从光密到光疏介质时，有被称为全反射临界角或布鲁斯特角的角度。 适用于均匀的各向同性介质，折射规律： (1)折射光线在由入射光线和界面法线决定的平面内；(2)折射线和射线分别在法线两侧；(3)入射角的正弦和折射角

2、的正弦：光的干涉，两光干涉的条件：频率相同，振动方向一致，相位相同或相位差一定， 引起干涉的2束光为相干光、2束干涉、2束干涉，中间介质为薄膜的话，可以得到薄膜的有效光学厚度和薄膜的有效相位厚度。 另外，双波束干扰、双波束干扰、多波束干扰、多波束干扰强度的计算原则上与双波束完全相同，叠加振动之后再计算强度的话，只要干扰中涉的波束从两个增加到多个，计算方法采用复振幅是最方便的。 麦克斯韦方程，以上是麦克斯韦根据电高斯定律、磁高斯定律、法拉第电磁感应定律、安培定律总结的。 d电位移矢量b的磁感应强度e的电场强度h的介电常数磁导率为各向同性，均匀的介质物质方程式： D=E B=H j=E， 0、平面

3、电磁波理论，c2/v2是介质固有的无量纲常数，将c/v称为n，将n称为折射率的k称为消光系数n，将复折射率、光波导、光波和光波导，根据光波和光波导，根据波动光学，介质中光波的电场强度为：光波的磁场强度为：分别代入麦克斯韦方程式、物质方程式光波和光波导、光波和光波导应该将y0的整体视为一个单位。 并且，y0也有数值的大小和单位，S(Siemens，西门子)是导电、导电和导纳三种电导单位。 在边界条件、电动力学中，界面上的法线方向的单位向量，界面两侧的电场强度分别为、上式中说明的向量和向量垂直，因此上式的物理意义是界面上的射影(切线成分)相等，或者界面两侧的电场强度的切线成分连续。 也就是说，同样

4、地，应注意边界条件应用上述边界条件的情况： (1)电磁场矢量是界面两侧的总电场强度，例如，入射光波和反射光波同时存在的情况下，入射光波和反射光波的各自的电场的矢量和，例如，其馀的量也相同由于电磁场矢量都是时间、空间的函数，所以以上的各式对于任意的时刻都成立，在界面上的任意位置也成立。(3)以下使用的电磁场的边界条件关系式中的电场、磁场强度都是与界面平行的成分(或者称为电场、磁场强度的切线成分)，例如，根据边界条件、电磁波由两介质形成的界面反射和透射时的振幅反射率和透射率(菲涅耳反射、透射率)分别为：边界条件关系，(1) 根据光波垂直入射时：菲涅耳式光学导纳的定义，可以将其代入，菲涅耳式，可以得

5、到，反射率和透射率分别为：可以将其代入，(2)光波倾斜入射时：如图所示，菲涅耳式，同样，边界条件关系、TE波、光波倾斜入射时类似地，边界条件关系、TM波、光波倾斜入射时：反射率和透射率分别导入了有效光学导纳，为便于计算导入了有效的光学导纳。 通常，将(电磁波倾斜入射时的)磁场强度的切线分量与电场强度的切线分量之比，视为电磁波倾斜入射时的有效光学导纳。 由此得到了修正指南，为了容易计算和统一，导入了修正指南。 将、菲涅耳式简化为右式，修正导纳，光入射到介质表面时的p-光、s-光的反射率根据角度变化的情况下，p-光、s-光的反射率发生变化， 电磁场的能量分布用能量密度w表示： w是电磁场的某点附近

6、的小体积dv内的能量dW与其体积dv内的能量dW之比：为了研究能量的传播状况，能量密度矢量s :单位时间内每单位面积与传播方向垂直方向与光波的箭头方向相同，另外方向与光波的箭头方向相同，坂印廷矢量的瞬时值、坂印廷矢量的平均值、坂印廷矢量是截面积为a的光能的大小，根据波动光学理论，两个介质形成的界面对光波的能量反射率是反射能量单一界面的反射率和透射率，因此单一界面的反射率和透射率，两种介质形成的界面对光波的能量反射率和透射率，只要知道两种介质的折射率和光线入射角，就可以得到相应的(校正)导纳，可以利用上式计算单一界面的反射率和透射率等效界面思想、等效界面思想：把一个多界面的薄膜系统等效地看作一个单一界面。 等效介质：薄膜系统和基板的组合。 入射介质和等效介质间的界面是等效界面，即等效界面的两侧是与入射介质等效的介质。 入射介质的折射率仍为N0，等效介质具有等效光学导纳y。 因此，薄膜系统的反