物理光学和应用光学——第1章-2.ppt

引入复折射率 2. 光波在金属表面上的反射与折射 金属表面的反射和折射 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： 实数 复数 则s分量： 金属中的折射波 表 1-1 金属的光学常数(λ=0.5893 μm) 银和铝反射率与波长的关系 作 业 9，11，23，25 * 1.2.4 反射和折射的相位特性 折射光与入射光的相位关系 2.反射光与入射光的相位关系 由图可以看出，在入射角从0?到90?的变化范围内，不论光波以什么角度入射至界面，也不论界面两侧折射率的大小如何，s 分量和 p 分量的透射系数t总是取正值，因此： 折射光总是与入射光同相位。 1. 折射光与入射光的相位关系 tp ts θ1 θB 2. 反射光与入射光的相位关系 1) 反射光和入射光中s、p分量的相位关系 2) 反射光和入射光的相位关系 3) 薄膜上下表面的反射 1) 反射光和入射光中s、p分量的相位关系 0 ?rs ? ?/2 ?B ?1 s分量 rs＜0，s分量反相，或者说存在一个?相位突变，即?rs = ? 0 ?rp ? ?/2 ?B ?1 p分量 ?1??B, rp0，p分量同相(?rp = 0)； ?1?B, rp?0，p分量有?相位突变 (?rs = ? ) (a).光由光疏到光密( n1 n2 ) rs rp θB (b).光由光密到光疏(n1 n2) 0 ?rp ? ?/2 ?B ?1 p分量 ?C 0 ?rs ? ?/2 ?B ?1 s分量 ?C ?1?B，rp0，p分量有?相位突变(?rp = ?)； ?B?1?C，rp?0，p分量同相 0???1?C，rs?0，说明反射光中的s分量与入射光中的s分量同相位 rs rp θB 2) 反射光和入射光的相位关系 前面讨论了反射光中s、p分量的相位情况。下面确定在界面入射点处的反射光(合成)场与入射光(合成)场的相位关系。 仅考虑小角度和大角度入射的反射特性 n1n2：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，rp0。 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。 n1n2 n2 n1 小角度入射的反射特性 若n1 n2，?1 ≈ 90°， |rs| = |rp| , rs 0 ， rp 0 。 因此，在入射点处，入射光矢量Ei与反射光矢量Er方向近似相反，即掠入射时的反射光在n1 n2时，将产生半波损失。 ? n1n2 n2 n1 大角度入射——掠入射的反射特性 ： n1 n2 n2 n1 ? n1 ?1?B n2 n1 ? n1 ?1?B 3) 薄膜上下表面的反射 rs tp ts rp θB rs rp θB ?C n1 n2 n2 n1 n1 ?1?B ? ? 3) 薄膜上下表面的反射 rs tp ts rp θB rs rp θB ?C ?1?B n2 n1 n1 ? ? 1.2.5 反射和折射的偏振特性 1.偏振度 完全非偏振光 (自然光) 部分偏振光 完全偏振光 ——各个振动方向上的振幅在观察时间内的平均值相等，初相位完全无关。 ——各个振动方向上的振动强度不相等。 ——有确定不变或有规则变化的振动方向。 （线偏振光、椭圆偏振光、圆偏振光） 完全非偏振光 Ws = Wp 部分偏振光 Ws ? Wp 完全偏振光 Ws = 0 或 Wp = 0 光波能量可表示为： W = Ws + Wp 将任意光场矢量看作两正交分量的叠加 如 s 分量和 p 分量 P = 0 0 ? P ? 1 P = 1 偏振度定义为： IM 和 Im分别为两正交方向所对应的最大和最小光强。 2. 反射和折射光的偏振特性 入射能量 Wi = Wis + Wip ， 且 Wis = Wip 反射光偏振度： ——自然光 折射光偏振度： 自然光的反射、折射和偏振特性： (1) 正入射和掠入射时：Rs= Rp，Ts = Tp。 反射光和折射光均为自然光。 (2) 一般斜入射时：Rs ? Rp ? 0，Ts ? Tp ? 0。 反射光和折射光均为部分偏振光。 自然光的反射率 自然光的反射、折射和偏振特性： (3) 以?1 =?B入射时：Rp = 0 ，Pr = 1。 反射光为完全偏振光，折射光为部分偏振光。 例：光由空气射向玻璃 ?B = 56?40 ； Rs = 15? 反射光 透射光