光波在左右手系材料界面处的传输特性

根据电磁场理论推导了左、右手系材料界面处菲涅耳公式及菲涅耳系数的角度表达形式,研究了界面处反射系数和透射系数的变化情况,以及布鲁斯特角的确定和全反射时的光学特性,作为进一步研究左手系的特性和相关光学薄膜器件设计的理论基础.     

介质表面运动时的菲涅耳公式

论述了电磁波在运动介质界面反射和折射时电磁场场量间的振幅关系,得到了修正后的菲涅耳公式。     

菲涅耳公式的研究及数值模拟

菲涅耳公式阐述了光在两种不同透明介质的分界面上,发生反射和折射现象时,反射光、折射光的振幅变化规律。本文通过对菲涅尔公式的变形处理,得到了新的表达形式,并且应用Matlab软件进行了数值模拟,使菲涅耳公式的物理意义更清晰明了。     

菲涅耳公式的几何图示与应用

电磁波通过两种透明介质的分界面时,反射波、折射波和入射波的电矢量分量的大小和方向之间的关系可由菲涅耳公式说明,作通过分析和推导,给出了菲涅耳公式的几何图示,这使得在分析光学问题时,谱得简单和直观。     

论菲涅耳公式对半波损失的解释

本文对一般教科书中直接用菲涅耳公式解释电磁波的半波损失问题提出质疑,认为平行于入射面的反射波、折射波与入射波的电矢量振动的振幅一般不在同一直线上,由菲涅耳公式给出的反射波、折射波与入射波电矢量振动的振幅之比,只能描述其相应振幅之比的大小随入射角和折射角变化的关系,而不能反映其相应振幅间的位相随入射角和折射角变化的关系.笔者认为若将平行于入射面的电矢量振动的振幅分解为平行于界面法线和垂直于界面法线的两个坐标分量,然后根据边界条件导出相应振幅坐标分量之比随入射角和折射角变化的关系。便可以较为严格地解释电磁波在界面反射中发生半波损失的物理实质。 关于电磁波的半波损失在其有关学术领域中一直是一个众说纷纭的问题,近年来,在国内举行的有关学术讨论会中,对该问题的争论重新激烈起来,其争论的焦点在于如何用菲涅耳公式解释电磁波传播至两不同介质的界面时,发生半波损失现象的物理实质。 所谓半波损失,其实质是位相突变π,即电磁波经界面反射后,反射波的电矢量振动的振幅与入射波的振幅反向,亦有π的位相差。反射波位相的改变取决于具体问题的边界条件。振幅反向即位相差为π。对应半波长(λ/2)的光程改变。并非反射过程中真实失去λ/2的光程。 经典电磁理论认为,     

双折射晶体入射、折射光电场矢量的琼斯描述及界面处菲涅耳方程的修正

为了用琼斯矢量更明确地表示双折射晶体入射光和折射光的偏振状态,利用波法线椭球和物质方程,将入射光和折射光的电场矢量均视为由o振动和e振动两个方向的分量叠加而成,并将之投影到垂直于和平行于入射面的两个方向上。其中,入射光和折射光电场分量之间的关系用菲涅耳方程中的透射系数表示。考虑到e光电场矢量与电位移矢量的差别,对菲涅耳方程进行了一定的修正以满足e光的边界条件。最终给出了入射光和折射光电场矢量的琼斯矢量形式。并通过具体的数值计算说明,菲涅耳方程修正前后e光的透射系数有一定的差别,且e光的电场矢量和电位移矢量之间的分裂不可忽略。     

菲涅尔公式的几何表示

:通过在两种不同的透明介质的分界面处光的反射、折射和入射的电矢量振幅和方向之间的关系,给出了菲涅尔公式的几何表示法,使在分析光学问题时变得简单和直观。     

平面偏振光的布儒斯特入射

菲涅耳公式给出了两种透明介质界面处,平行入射面的光矢量(P矢量)和垂直入射面的光矢量(S矢量),在分界面上的振动状态[1].     

大振幅平面声波的反射和折射(Ⅰ)——一维情况

本文利用逐级近似法分析了大振幅平面声波正投射在分割二种不同介质的界面上时,声波在界面上发生反射和透射的特性.计算的结果表明在计及二级近似的情况下,二级反射波和透射波除有与一级反射系数和一级透射系数平方成正比的部分外,还有用二级反射系数和二级透射系数描述的反射波和透射波,这些波同二级入射波有一定的相移,相移的大小由二种介质的声学参数和非线性参数规定.本文所获得的结果可以用来阐明已在实验上取得的提高参量阵转换效率的理论依据.     

光波在左手材料中的菲涅尔公式和布儒斯特定律

根据Maxwell的电磁场理论，推导出单色平面光波入射到介电常量和磁导率分别为ε1、μ1和ε2、μ2的两种介质时的菲涅耳公式和反射率及透射率的普适表达形式.对于ε2<0 和，μ2<0的左手材料，普适菲涅耳公式同样适用.研究了光从右手材料入射到左手材料时反射和折射的特性，给出了反射光为全偏光时布儒斯特角应满足的条件,此条件说明,在左手材料中布儒斯特角不但与折射率有关而且与磁导率有关.     

菲涅尔公式的实验研究

菲涅耳公式是通过理论推导而得出的,在光学理论中占有重要地位,很多光学现象都可以用其解释,但这一公式却难于用实验直接验证。本文利用折射定律将菲涅耳公式形变处理,消除了不易测量的折射角,把不可测量的电矢量振幅转化为可测量的光强,并且选择在空气和水的分界面进行实验研究,使得菲涅尔公式的完整实验验证成为可能,实验曲线与mathematica软件数值模拟曲线完全吻合。     

关于波带片的透光性对焦面光强分布的影响的分析

菲涅耳波带片遮光部分的透光性能对于其焦面上的光强分布有影响。本文给出了计算焦面光强分布的公式并计算了在不同遮光带数N、透射系数A以及相位φ条件下的焦面光强分布情况。     

长程轮廓仪菲涅耳双棱镜对分束结构

针对长程轮廓仪中的一个重要光学部件分束器,设计了一种菲涅耳双棱镜对分束结构。其功能是将一束正入射平行光分成两束间距可变、强度相等且光程差为零的平行光。对菲涅耳双棱镜对结构特点进行了详细的描述,并对基于菲涅耳双棱镜对分出的两束光在傅里叶透镜后焦面上的干涉条纹振幅分布和能量分布做了理论分析和数值仿真。分析和仿真结果表明,菲涅耳双棱镜对不仅具有已有的等振幅分束结构同样的功能,而且能使长程轮廓仪探测精度更高。对比菲涅耳双棱镜对与已有的4种等振幅分束结构的性能发现,菲涅耳双棱镜对兼备结构简单、满足等光程条件以及分出的两束光间距可变等优异分光效果,可作为已有等振幅分束结构的一种替代结构。     

MATLAB在光学界面发生反射时的分析与应用

基于MATLAB的计算功能及可视化功能计算并分析了光学中的菲涅耳公式,更加直观的揭示了光波在两介质界面发生反射时的变化规律。使学生更加深入、直观地掌握光波在界面发生变化的条件、实质及布儒斯特角与全反射临界角的物理意义,同时也学会了分析研究方法,且提高了学习的主动性和创造性。     

可实现宽角度全透明光学器件的设计方法

宽角度全透明光学界面的实现是提高复杂光学系统能量利用率和成像质量的关键.本文从麦克斯韦方程组和边界关系出发,推导光入射到各向异性介质时的菲涅耳公式,由此得到了光学界面上实现宽角度全透射的条件.在此基础上,理论设计了入射角在-85°～85°范围内实现全向透明的光学界面和器件.研究结果为实现光在不同介质间无损传播提供了一种新的理论思路.     

椭圆偏振光折射、反射时状态变化的研究

以菲涅耳公式为基础建立了一套坐标系统 ,用解析法定量分析了椭圆偏振光在介质表面反射和透射时其振幅、相位和旋转方向的变化 ,得到了和实验结果一致的结论。     

再论各向异性单轴晶体的布儒斯特角

从各向同性介质和各向异性单轴晶体界面间的菲涅耳公式出发,进一步研究了当自然光从各向同性介质射向各向异性且光轴任意取向的单轴晶体界面上时,其反射光成为垂直入射面的线偏振光时所对应的入射角,即布儒斯特角是否存在的问题,并对该问题进行了较全面的论述,计算了相应条件下的布儒斯特角和有关参量的数值,得到了正确的结论,同时也指出了某些文献在论述该问题时的不妥之处.     

第一类与第二类外尔半金属界面上的菲涅尔反射系数

作为一种新型拓扑材料,外尔半金属及其光学性质是当前凝聚态物理以及光学领域的研究热点。根据人们的最新研究成果,介绍了第一类与第二类外尔半金属界面上菲涅尔反射系数的计算方法,模拟并揭示了不同化学势下菲涅尔反射系数随入射角θ_i和狄拉克锥倾斜度α_t的演变规律。研究结果表明,随着化学势和狄拉克锥倾斜度α_t的变化,第一类与第二类外尔半金属的反射系数以及布儒斯特角呈现出不同的演变规律。理论上可以通过化学掺杂并测量外尔半金属界面上的菲涅尔反射系数来判断外尔半金属的种类。     

自然光在多层介质分界面上折射时的偏振度

通过光在介质的分界面上折射时产生的偏振现象,利用非磁性介质的菲涅耳公式及入射、折射时的光强关系,从理论上详细推导了自然光在两介质分界面上折射时其偏振度的数学表达式,探讨了透射光的偏振程度与介质层数的关系.实验测试的结果表明,在考虑误差存在的情况下,实验曲线与理论曲线的变化趋势基本相符;对于同一介质,折射光的偏振度随入射角的增大而单调地增加.     

有关菲涅耳公式的两个问题

早在上世纪初,就有了关于光在电介质界面处反射和折射的菲涅耳公式。到上世纪后半叶,有了电磁场的麦克斯韦方程组以及光的电磁理论之后,对菲涅耳公式能够给出严格的理论推导。目前它已成为普通物理光学课中的基本内容,然而在对这些公式的理解和运用之中往往会产生一些误会和混淆的地方,本文将对此进行一些讨论。 一、坐标系的选取与相位突变问题 菲涅耳公式可写成式中θ1、θ2分别为入射、折射角,A、A分别表示光矢E的振幅矢量A在垂直和平行于入射面方向的分量。对于正入射情形,上式取01、0,02+02而01/礼一。。/nl(折射定律的极限),得确切…