第17次课42电磁波在介质界面上的反射和折射Word下载.docx
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2.反射、折射定律的导出过程
（1）假设入射波为单色平面电卓波，反射、折射电磁波也为平面电就波
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同理可以证明ky=k；
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因此反射.折射波矢也在•（・乙平面
（4）入射，反射，折射波矢与Z轴央角之间的关系
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二、菲涅耳公式（即振幅关系）
Fresnel'
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3,E在任意方向，可以分解为E=EjE
相位关系分析
VJ勺，从光疏煤质到光密煤质sinO
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E丄sin<
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卢
tmii（8i（Z）cos（〃*0}
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5.偏振问题
（1）入射为自然光（两种偏振光的等童淤合，在各个方向上左均相同，即：
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|=庐.|）
由菲涅尔公式17卜|砌氏诽;
这样，反射和折石波就被±
为部分偏振光（各个方向上左大小不完全相同）•
（2）布儒斯特定律：
若0+"
工則反射波E，三0
即反射漩只有E：
分量；
-
若自然光入射，则反射波为完全线偏振波•
三.全反射
L全反射现象
折射卫邑=區£
|＞£
2（心＜1）0＜伊定律sine”VQ|■
丿屮二爲严$＜1|錚
UY£
|传播
伶别是当$111〃＞仏］时》折射定律的原形式将失"
i■意义，这时一般观察木到折射波，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展中.
2・全反射It况下£
的表达式
设『=为全反射情况下的平面波解,
仍然假定A射波4k--Z平面，即人二k；
=（）
k：
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te/■e―_亠I/"
I/
k=—k=—k=k—=kg
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折射波电场《度沿Z轴正向并作指数衰减折射波只存在于界面附近一个层内，厚度-丄
I;
Y
与渡识同量级（宀—=—
k^sin'
Of2r^sin'
0-if,/
4•折射波平均能A«
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折射波蹴^=J^—XEW=—B=1—yxfi
场强度k鼻\pk
考虑£
垂直入射面情况（E"
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心七”“j；
d心y仏
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HJ与E"
同相，但HJ与E”有90。
相位差.
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三•♦•・atft
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恥-并（即；
）=0
由此，折射波平均能流密度只有工分量，沿2轴方向透入第二介质的平均能流密度为军•
5.全反射情况下振幅和相位关系
本节推出的有关反射和折射的公式在sinO>
Hr［情形下形式上仍然成立.只要作对应L
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k'
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•k\.kinS―"
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—7^=：
COS0->
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1
k«
2ikV心I
则由菲涅耳公式可以求出反射波和折射波的振幅和相位.例如在E垂直入射面情形，
_肩co$0-屆g$fr
E肩co$0+gQ
-
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E=yj^COS0+yJ^COSfT
J"
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ECOS&
+/Jsin?
-底
E_COS&
-iJsZh；
_厂2讷
EcosQ+ijsif0-忒、
Jsin?
0-局垢0=7
此式表示反射波与入射波具有相同振幅，但有一定的相位差.反射波平均能流密度数值上和入射波平均能流密度相等，因此电磁能量被全部反射出去.这现象称为全反射.
可见E'
和E振幅相等，但相住不同，因此反射波与入射波的瞬时能流值是不同的.
只是的平均值为家，其屏时值不为M由A可见，在全反射过程中第二介质是起作用的.在半周内，电磁能量透入第二介质，在界面附近薄层内储存起来，在另一半周内，该能量释放出来变为反射波能量.
②
③
总结
L反附和折射定律
2•菲涅耳公式f
石金（0十沪）
_2cosOsin"
瓦一sin（0+6n
3•仝反射
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sin（0-f尸）
E」a）
E"
々（"
E"
2cos^^sin^r〒一sin（%）cos（H
E=e
折射波在全反射时沿X轴传播
折射波电场後度沿z轴正向作指数衰减折射波只存在于尿面附近一个层内，厚度-丄与波长同量级（r-*=.）
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作业：
P150习题3
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