1.2光波在介質界面上的反射和折射1.2.1反射定律和折射定律1.2.2菲涅耳公式1.2.3反射率和透射率1.2.4反射和折射的相位特性1.2.5.反射和折射的偏振特性1.2.6.全內反射現象一、基本電磁規律1、場的表示2、邊值關系一般形式3、相位關系4、幅值關系1.2.1反射定律和折射定律

光由一種介質入射到另一種介質，在界面上將產生反射和折射。假設：二介質均勻、透明、各向同性；分界面為無窮大的平面；入射、反射和折射光均為平面光波:是界面上任意點的矢徑取圖示的坐標界面xz21Oitr分界面法線

根據電磁場的邊界條件，可得:

入射光、反射光和折射光具有相同的頻率；入射光、反射光和折射光均在入射面內。界面21OitrCBA入射、反射、折射光波矢關系根據圖所示的幾何關系，可以得到：應用關系式：k=nω/c，得反射定律折射定律Snell給出了入射、反射和折射光傳播方向之間的關系二、反射定律和折射定律1、基本關系2、反射定律入射、反射、折射波矢量共面3、折射定律1.2.2菲涅耳公式由光的電磁理論，還可以給出入射、反射和折射光之間的振幅(光強)、相位關系。1.s分量和p分量2.反射系數和透射系數3.菲涅耳公式1.s分量和p分量把垂直于入射面振動的分量叫做s分量，把平行于入射面振動的分量稱做p分量。規定s分量和p分量的正方向

界面21OitrEipEisEtsErsEtpErp2.反射系數和透射系數的定義

m=s,p其s分量和p分量表示式為：l=i,r,t

介質中的電場：則s分量、p分量的反射系數、透射系數分別定義為：

3.菲涅耳公式

設界面上的入射光、反射光和折射光同相位，根據電磁場的邊界條件及s分量、p分量的正方向規定，可得：利用 ，上式變為：

利用光的反射定律和折射定律，即可推出菲涅耳公式1、基本關系2、反射系數和透射系數2、Fresnel公式－p波已知計界面火兩側醉的折冒射率n1、n2和入肥射角θ1，就僅可由柴折射肥定律亦確定漂折射感角θ2，進而稈可由找菲涅甚耳公閥式求播出反姻射系敘數和腳透射侄系數朵。rs、rp、ts、tp隨入洲射角θ1變化妖曲線θ1rstptsrpθB光疏逮到光掠密n1=1n2=1干.5θ1rsrpθBC光密滔到光陷疏n1=1殼.5n2=1rs、rp、ts、tp隨入仆射角θ1變化央曲線全透強射(B主re庫ws咐te爸r角)(1豆)定義當rp等于步零時暫的入莊射角矩，也洪稱Br詠ew奸st暢er角(qB)。(2瞧)大小(3增)應用4、全反企射(1討)定義當透歪射波剩傳播叢方向狹和法著線夾憐角等駁于90度時袋發生權的物美理現條象。戰發生榮全反字射的香最小飄角度盈稱為輔臨界補角(qc)。(2輕)大小(3意)應用作繡業13，16，17，181.頃2.賤3反射接率和慘透射犧率現在稍，進皇一步由討論職反映括它們法之間虛能量婦關系獲的反眉射率核和透塌射率愧。在籮討論低過程右中，酬不計更吸收羞、散護射等落能量與損耗排。菲涅鎖耳公牌式給房誠出了隸入射跌光、盜反射形光和準折射謠光之得間的飼場振莫幅和譯相位修關系筒。如圖軋，若村有一胸個平生面光區波以羨入射灰角θ1斜入暖射介興質分這界面份，平副面光婚波的眉強度愁為Ii，則搶每秒互入射貪到界吹面上哥單位汁面積篇的能螺量為焦：Wi=Iico栽s11

1n2n1

cos2cos1cos1應用星光強遍和振排幅之找間的古關系異：同理，反射光和折射光的能量表示為：由此壩得到英反射妙率、舅透財射率功分別洪為：將菲予涅耳貨公式術代入悄，即捧可得蒼到入多射光炭中s分量漏和p分量緩的反譽射率都表示桐式分背別為排：s分量強和p分量浩的透百射率也表示葛式分目別為鵲：由反恰射率灣公式境得到決定賞光在谷界面積上的姓反射凳、透微射特失性的可因素潑有：入射類光偏繼振態入射荒角兩側衛折射僻率過程能量守恒R隨入耀射角θ1的變跪化關填系11n1<n2RpRsn1>n2RsRp討論1.可見桌：一流般小角乒度入井射和呈大角麗度入鋼射(掠入數射)時：正入執射(1=0色)時：n1=1討論2.布儒絕斯特掛定律當θ1=θB時，Rs和Rp相差府最大龍，且Rp=雞0，在世反射壞光中住不存役在p分量各。根據菲涅耳公式

θB+θ2=90θB稱為暑布儒律斯特(B奧re釋ws她te格r)角。譽例如冤，當腸光由嫂空氣這射向筋玻璃店時，n1=1，n2=1政.5腸2，布從儒斯恨特角θB=嫩5640躬′利用折射定律，可得該特定角度滿足：1.籠2.蛋4反射放和折偵射的吵相位孫特性折射掩光與庭入射那光的筐相位珍關系2.反射相光與尊入射津光的彩相位末關系由圖村可以且看出職，在護入射警角從0到90的變壯化范辦圍內再，不奸論光煌波以查什么忠角度繡入射軋至界筒面，畏也不猛論界虎面兩輝側折叮射率士的大柄小如蔽何，s分量焰和p分量抽的透襖射系薪數t總是小取正喜值，軍因此仔：折射概光總穴是與若入射單光同競相位。1.折射觀光與踏入射鵝光的蓋相位眠關系tptsθ1θB2.反射揮光與蘇入射內光的泊相位努關系1)反射店光和喝入射塞光中s、p分量窩的相趴位關窗系2)反射偉光和縫入射菜光的鞏相位蹤蝶關系3)薄膜注上下岸表面漲的反冒射1)反射饒光和論入射話光中s、p分量的相么位關播系0rs/2B1s分量rs＜0，s分量反相，或者說存在一個相位突變，即rs=0rp/2B1p分量1B,rp>0，p分量同相(rp=0)；1>B,rp0，p分量有相位突變(rs=)(a).光由揪光疏針到光黃密(n1<n2)rsrpθB(b).光由抱光密血到光駱疏(n1>n2)0rp/2B1p分量C0rs/2B1s分量C1<B，rp<0，p分量匙有相位洗突變(rp=)；B<1<C，rp0，p分量恩同相01<C，rs0，說果明反奮射光柜中的s分量被與入勸射光片中的s分量竟同相慎位rsrpθB2)反射扇光和面入射齒光的喚相位帥關系前面鈴討論冬了反纏射光嘉中s、p分量煤的相撥位情黨況。訂下面總確定攻在界剪面入敘射點合處的濟反射狀光(合成)場與森入射傳光(合成)場的右相位森關系防。僅考漂慮小嚷角度舊和大疾角度航入射錘的反劑射特初性n1>n2：rs>0，rp<0。反射術光的s分量暖和p分量挖均與督入射件光相鵲同，稀因此默合成籌光與疼入射臺光矢挺量同才向，口無相竭位突今變。n1<n2n2n1n1<n2：rs<0，rp>0。反射厲光的s分量歷和p分量逗均與貢入射幫光相勒反，臥因此團合成亭光也蒸與入支射光武矢量敘反向瓶，產副生相說位突藥變，貫即半灣波損擱失。n1>n2n2n1小角戴度入巡壽射的勞反射尚特性若n1<n2，1≈疾90代°，|rs|超=層|rp|臣,rs<0，rp<0。因此盈，在許入射害點處嚷，入詢射光培矢量Ei與反漸射光盡矢量Er方向害近似影相反注，即晶掠入蒙射時暴的反捕射光詠在n1<n2時，旗將產產生半固波損輔失。n1<n2n2n1大角宅度入蕩射——掠入雨射的湊反射莖特性青：n1<n2n2n1n11<Bn2n1n11>B3)薄膜簽上下竹表面殘的反籠射rstptsrpθBrsrpθBCn1>n2n2n1n11>B3)薄膜顯上下瓜表面篩的反醒射rstptsrpθBrsrpθBC1<Bn2n1n11.堂2.帳5反射蒙和折訓射的難偏振戀特性1.偏振成度完全隸非偏恭振光(自然嫂光)部分席偏振零光完全膊偏振耗光——各個跟振動散方向溪上的個振幅遮在觀寶察時艷間內阿的平遙均值示相等仰，初職相位撤完全柴無關擴。——各個渴振動關方向堵上的盆振動板強度臭不相板等。——有確貸定不滾變或酷有規橋則變控化的近振動傳方向獲。（線捉偏振揚光、切橢圓睛偏振棵光、河圓偏殿振光舒）完全誰非偏當振光Ws=Wp部分能偏振庸光WsWp完全心偏振赴光Ws=蛙0或Wp=亂0光波棉能量悶可表祖示為據：W=Ws+Wp將任渠意光貌場矢跪量看低作兩順正交谷分量辛的疊恩加如s分量猜和p分量P=初00頸P1P=紀1偏振度定義為：IM和Im分別為兩正交方向所對應的最大和最小光強。2.反射石和折芽射光識的偏礙振特練性入射專能量Wi=Wis+Wip，根且Wis=Wip反射歷光偏塔振度離：——自然未光折射揪光偏傲振度同：自然柏光的反亡射、溝折射唐和偏創振特葵性：(1帝)正入師射和悟掠入寺射時球：Rs=Rp，Ts=Tp。反射糾光和磨折射撿光均檔為自寺然光次。(2瘦)一般音斜入慮射時事：RsRp0，TsTp0。反射苦光和害折射漏光均礎為部胖分偏匠振光侍。自然狼光的該反射海率自然判光的反膝射、除折射拖和偏截振特找性：(3揪)以1=B入射母時：Rp=錫0，Pr=否1。反射配光為圈完全洗偏振掀光，堵折射碧光為斗部分布偏振謊光。例：光由盛空氣粘射向旋玻璃B=參56街4庭0；Rs=對15反射駐光透射它光Irp=集0，Itp=Iip=0.散5IiIts=IisIrs=0.誘5Ii挽0.下07余5Ii=0.和42局5Ii應用檔舉例——線偏今振光是的獲藏得B外腔睬式氣榆體激謠光器帽的布芽儒斯成特窗岡口

自然光線偏振光i=45入射面r=-66入射面E0i火s=E0i侵p；入射纏角：1=退40褲2.反射兔和折黨射光腎的偏村振特惑性——線偏張振光12rs=瞎跑0.推28潤45，rp=睜要0.免12汁45E0r板s=rsE0i既s=揚尼0.周28龜45E0i喘sE0r唇p=rpE0i擊p=起初0.蕩12濾45E0i繁p一般啊規定約方位侵角的宴變化礎范圍滴：/2區~/2線偏領振光眼入射資時，戴反射設光和閣折射點光均應為線舉偏振喊光，犧但其軌振動味方向慶發生鍬變化成。反射瞧光透射狹光則1.五2.認6.全內慮反射閑現象1.反射朝波2.衰逝兆波1.反射交波光由抽光密魂介質耍射向掛光疏漫介質(n1＞n2)時，研產生借全反爬射當1>C時，強有si厘n1>n2/n1，折惠射定嘗律不油再成棚立。為了曾仍然摘能夠臥運用閉菲涅澤耳公抵式，憤把co泥s2表示涂為虛等數：代入眨菲涅苗耳公龜式，努得到華復反遞射系染數：其中醬：n=n2/n1是二賭介質美的相訪對折光射率振幅相位線偏振光

菲涅耳菱體54375437圓偏振光經兩蓋次全彎反射主，s分量在和p分量扛的相誤位差棄為90全反通射時月，反羽射光例中s分量和和p分量胃之間奧的相隊位差餐：全反梯射應蓬用1丟——光纖飼傳輸光纖傳光原理

n0n2n1光纖稿液面雞計原華理圖發生騙全反培射不發歐生全室反射全反旬射應畢用2再——光纖汪傳感2.衰逝歡波發生鋪全反店射時古，透滔射光濟強為充零。革那么顧，在搶光疏草介質劣中有舒無光料場呢?叉更深向入地閃研究荷全反權射現液象表所明：鳴在發煮生全呀反射犁時，泛光波隸場將效透入姐到第潔二個副介質與很薄啦的一給層內(約為選光波職波長)，并頁沿著閑界面每傳播膀一段腸距離秩，哪再返糕回第逆一個竊介質譜。這個動透入睛到第狡二個率介質捆中表習面層味內的盜波叫縱衰逝蹈波(倏逝優波)。設分遞界面食為xO童y平面安，入智射面姑為xO是z平面應用co舅s2的虛憂數形央式，妄則有隨z衰減升、沿x方向筒傳播俯。、v第一雙介質判中的依波長溪和速盟度xzOn1n2衰逝波圖光疏介質光密介質1Oxz等振幅面等相位面傳播方向穿透怎深度絡：xn2<n1n1衰逝波發生箱全反肝射時爪，光亂由1進入2的能優量入助口處觸和返每回能削量的朽出口族處，較相隔搞半個數波長槽，存搏在一窯橫向箱位移乓。即：確古斯—哈恩告斯位缺移。1.盛3光波航在金