电磁波在介质界面上的反射和折射课件.ppt

2.电磁波在介质界面上的反射和折射,电磁波入射到介质界面上，会发生反射、折射现象(如光入射到水面、玻璃面)。反射、折射定律有两个方面的问题：（1）入射角、反射角和折射角之间的关系问题；（2）入射波、反射波和折射波振幅和相位的变化关系。反射、折射既然发生在界面上，就属于边值问题。从电磁场理论可以导出反射和折射定律，也从一个侧面证明麦氏方程的正确性。,机动 目录 上页 下页 返回 结束,一、反射和折射定律,1电磁场的边值关系,机动 目录 上页 下页 返回 结束,2反射、折射定律的导出过程,（1）假设入射波为单色平面电磁波，反射、折射电磁波也为平面电磁波,（2）波矢量分量间的关系,且 和 在一个平面内,机动 目录 上页 下页 返回 结束,证明,机动 目录 上页 下页 返回 结束,机动 目录 上页 下页 返回 结束,（4）入射、反射、折射波矢与z轴夹角之间的关系,二、振幅和位相的关系,1 垂直入射面（平面）,机动 目录 上页 下页 返回 结束,机动 目录 上页 下页 返回 结束,2 平行入射面（）,入射面，假定 与 方向相同,机动 目录 上页 下页 返回 结束,由边值关系得：,3 在任意方向，可以分解为,4相位关系分析,（1），从光疏煤质到光密煤质,但是 与 总是同相位。,机动 目录 上页 下页 返回 结束,（2），从光密煤质到光疏煤质,但 与 相位总是相同,机动 目录 上页 下页 返回 结束,结论：（1）入射波与折射波相位相同，没有相位突变；（2）入射波与反射波在一定条件下有相位突变。,5偏振问题,这样，反射和折射波就被变为部分偏振光（各个方向上 大小不完全相同）。,（2）布儒斯特定律：若 则反射波，即反射波只有 分量；若自然光入射，则反射波为完全线偏振波。,由菲涅尔公式,6正入射（）的菲涅尔公式,机动 目录 上页 下页 返回 结束,补充作业：从边值关系导出正入 射的菲涅尔公式,三全反射,1全反射现象,特别是当 时，折射定律的原形式将失去意义，这时一般观察不到折射波，只有反射波，因而称作全反射。实际上仍然有波透射入第二种介质，但是透射波仅仅存在于界面附近薄层中。,机动 目录 上页 下页 返回 结束,折射定律,2全反射情况下 的表达式,设 为全反射情况下的平面波解，仍然假定入射波在 平面，即，,（但）,全反射条件为，由、得,机动 目录 上页 下页 返回 结束,机动 目录 上页 下页 返回 结束,复数,3 折射波的特点,