再论光波的半波损失
半波损失的条件
目录半波损失定义半波损失理论的应用半波损失的原因定义光从光疏介质射向光密介质时反射过程中，如果反射光在离开反射点时的振动方向相对于入射光到达入射点时的振动方向恰好相反，这种现象叫做半波损失。
从波动理论知道，波的振动方向相反相当于波多走（或少走）了半个波长的光程。
入射光在光疏媒质中前进，遇到光密媒质界面时，在掠射或垂直入射2种情况下，在反射过程中产生半波损失，这只是对光的电场强度矢量的振动而言。
如果入射光在光密媒质中前进，遇到光疏媒质的界面时，不产生半波损失。
不论是掠射或垂直入射，折射光的振动方向相对于入射光的振动方向，永远不发生半波损失。
光的干涉现象是有关光的现象中的很重要的一部分，而只要涉及到光的干涉现象，半波损失就是一个不得不考虑的问题。
光在不同介质表面反射时，在入射点处，反射光相对于入射光来说，可能存在半波损失，半波损失可以通过直观的实验现象——干涉花样——来得到验证。
半波损失理论的应用半波损失理论在实践生活中有很重要的应用，如：检查光学元件的表面，光学元件的表面镀膜、测量长度的微小变化以及在工程技术方面有广泛的应用。
半波损失的原因在洛埃镜实验中，如果将屏幕挪进与洛埃镜相接触。
接触处两束相干波的波程差为零，但实验发现接触处不是明条纹，而是暗条纹。
这一事实说明洛埃镜实验中，光线自空气射向平面镜并在平面镜上反射后有了量值为∏的位相突变，这也相当于光程差突变了半个波长。
光在反射时为什么会产生半波损失呢？这是和光的电磁本性有关的，可通过菲涅耳公式来解释。
在任何时刻，我们都可以把入射波、反射波和折射波的电矢量分成两个分量，一个平行入射面，另一个垂直入射面。
有关各量的平行分量和垂直分量依次用指标p和s表示。
以i1、i1´ 和i2分别表示入射角、反射角和折射角，它们确定了各波的传播方向。
以A1、A1´、A2来依次表示入射波、反射波和折射波的电矢量的振幅，它们的分量相应就是Ap1、Ap1´、Ap2和As1、As1´、As2。
半波损失原因
光从波疏媒质到波密媒质表面上反射时产生半波损失的原因2008-07-02 16:33光从波疏媒质到波密媒质表面上反射时产生半波损失的原因何万勇（楚雄师范学院物理与电子科学系云南 675000）摘要：本文介绍什么是半波损失，并用电磁场理论中的菲涅耳公式予以解释。
最后得出光从波疏媒质到波密媒质表面上反射时产生半波损失的原因是，反射光相对于入射光产生了π的相位突变。
关键词：半波损失菲涅耳公式光波波疏媒介波密媒介相位中图分类号： 043 文献标识码：文章编号：引言：当光从波疏媒质到波密媒质表面上反射时将会产生波损失，那到底什么是半波损失呢？所谓“半波损失"，就是当光从折射率小的光疏介质射向折射率大的光密介质时，在入射点，反射光相对于入射光有相位突变π，即在入射点反射光与入射光的相位差为π，由于相位差π与光程差λ\２相对应，它相当于反射光多走了半个波长λ\２的光程，故这种相位突变π的现象叫做半波损失。
半波损失仅存在于当光从光疏介质射向光密介质时的反射光中，折射光没有半波损失。
当光从光密介质射向光疏介质时，反射光也没有半波损失。
“半波损失”现象可以由电磁场理论中的菲涅耳公式予以解释。
光波是频率范围很窄（400nm～700nm）的电磁波。
在光波的电矢量E→和磁矢量H→中，能够引起人眼视觉作用和光学仪器感光作用的主要是电矢量E→，所以把光波中的电矢量E→叫做光矢量。
电磁波（光波）通过不同介质的分界面时会发生反射和折射。
根据麦克斯韦的电磁场理论，在分界面处，入射波、反射波、折射波的振幅矢量E→１、E`→１、E→２沿垂直于入射面的分量和沿平行于入射面的分量之间的关系满足菲涅耳公式：由文献[1]可知，菲涅耳公式为公式(1)~公式(4)：E`s1/Es1=-sin(i-r)/sin(i+r) (1)E`p1/Ep1=tg(i-r)/tg(i+r) (2)Es2/Es1=2sin(r)cos(i)/sin(i+r) (3)Ep2/Ep1=2sin(r)cos(i)/[sin(i+r)cos(i-r)] (4)设Es1与Ep1的合矢量为E1；E`s1与E`p1的合矢量为E`1。
半波损失
什么是半波损失（What） 为什么会出现半波损失（Why） 出现了半波损失怎么办（How）
What
定义：当波动（含光波）从波疏介质向波密介质正入射或
者掠入பைடு நூலகம்时，反射光与入射光相比有π的相位跃变（或等效
于半个波长）的现象。
说明：
1、透射波动总无半波损失； 2、波动如果是从波密介质到波疏介质入射，无半波损失； 3、如果入射角不是接近于0°或90 ° ，实际情况复杂，应 由菲涅尔公式表征。但大学物理中如有出现，亦不区分入 射角情况。
Why
半波损失出现与否，由边界条件决定。从本质上说，
是能量守恒和动量守恒的必然要求。
1、机械波 如果反射点为固定端，相当于波阻无限大，波动无法进 入第二介质传播，即第二介质为波密介质。 由于反射点固定，必然要求入射波和反射波在该反射点 相位相反，相当于波程的半个波长。
2、光波 两次反射波表象光程差：
n1 n2 n1
h
L 2n2 h
如果ΔL=(k+1/2)λ，或者说反
射光干涉相消。
而：两次透射波表象光程差亦是，即也是ΔL干涉干涉相消， 明显不符合能量守恒条件。 当其中有个出现半波损失时，恰好符合。
How
1、总光程差等于表象光程差加上附加光程差。
Δ= Δ0+ Δ’
考虑到最后实际对干涉起决定作用的是相位差和余弦函数 的周期性，整个干涉光路出现奇数次半波损失时，附加光 程差取±λ/2 ，而偶数次时取零。 2、附加光程差不等于零时，对条纹的影响仅仅是“颠倒黑 白”，而不会改变条纹的形状、间距、对比度等性质。
光的半波损失原理的解释
光的半波损失原理的解释光的半波损失（Half-Wave Loss）通常是在光学系统中讨论的一个概念，主要涉及到光波的反射和传输过程中的相位差问题。
这一概念涉及到光波的干涉和相位差的概念。
基本原理解释：1.相位差：光波在介质之间反射或透射时，由于折射率的不同，可能引起相位差。
相位差是波峰或波谷之间的相对位移，通常以波长（λ）的倍数来表示。
2.半波损失：当光波从一个介质传播到另一个介质时，如果反射界面的折射率差刚好是波长的一半（λ/2）或其整数倍，就会发生半波损失。
在这种情况下，反射波与透射波的相位差是λ/2，导致它们在某些方向上相互抵消，形成波的干涉，造成反射波减弱或完全抵消。
3.反射和透射：当光波从一个介质射向另一个介质时，一部分光波会反射回原来的介质，而另一部分会透射到新的介质。
这两部分光波的相位差决定了它们的叠加效果。
4.最小反射和最大透射：当反射波和透射波相互干涉时，如果相位差为λ/2或其整数倍，就会出现最小反射。
如果相位差为奇数倍的λ/4，则会出现最大透射。
这是典型的半波损失情况。
应用和注意事项：•薄膜涂层：半波损失原理在光学涂层设计中是一个关键的概念。
通过合理设计涂层的厚度和折射率，可以最小化反射，提高光学元件的透明性。
•多层膜：多层膜的设计可以利用半波损失原理，使得多层膜的反射率在某个波长范围内趋近于零。
•注意相位差：在设计光学系统时，特别是涉及到多个光学元件的系统中，需要注意光波的相位差，以避免意外的干涉效应。
总体而言，半波损失原理是光学设计和涂层技术中的一个基本概念，通过理解和合理利用这一原理，可以优化光学系统的性能。
关于光波的半波损失的教学讨论
关于光波的半波损失的教学讨论
《关于光波的半波损失的教学讨论》
光波的半波损失是光学学科中的一个重要概念，它涉及到光波在传播过程中的损耗问题。
光波的半波损失是指，当光波在介质中传播时，会发生一定的损耗，使光波的能量减少，从而影响光波的传播距离。
光波的半波损失可以通过吸收、衍射、反射和折射等物理现象来解释。
其中，吸收是指光波在介质中传播时，因为介质中的分子的存在，会吸收一部分光波的能量，从而造成损失。
衍射是指光波在介质中传播时，因为介质中的分子的存在，会发生衍射现象，从而造成损失。
反射是指光波在介质中传播时，因为介质的表面质地不同，会发生反射现象，从而造成损失。
折射是指光波在介质中传播时，因为介质的密度不同，会发生折射现象，从而造成损失。
光波的半波损失可以通过量化的方法来计算，即通过测量光波在介质中传播时的衰减程度，来估算光波的半波损失。
此外，光波的半波损失也可以通过改变介质的结构来改善，从而提高光波的传播距离。
光波的半波损失是一个重要的物理概念，我们应当加强对它的认识，以便更好地理解光学学科中的其他概念和现象。
波的反射 半波损失
波的反射半波损失半波损失是指当波从一种介质传播到另一种介质时，由于介质的不同特性，波会发生反射现象，并且在反射过程中会损失一部分能量。
这种能量损失被称为半波损失。
在理解半波损失之前，我们需要先了解波的反射现象。
当一束波从一种介质传播到另一种介质时，会发生反射现象。
根据波的特性，反射波的波长、振幅和频率都与入射波相同。
然而，由于介质的不同特性，反射波的能量会发生改变。
半波损失的原因在于入射波在反射过程中会遇到介质的阻抗不匹配问题。
阻抗是指波在介质中传播时所遇到的阻力。
当波从一个介质传播到另一个介质时，如果两个介质的阻抗不匹配，就会导致反射波的能量损失。
半波损失可以通过反射系数来描述。
反射系数是反射波振幅与入射波振幅之比的绝对值的平方。
反射系数越大，说明反射波的能量损失越小。
而反射系数越小，说明反射波的能量损失越大。
在实际应用中，半波损失是一个重要的考虑因素。
例如，在无线通信中，信号的传输需要经过不同介质的边界，这就会导致信号的反射和能量损失。
为了减少半波损失，人们通常会采取一些措施，如使用匹配阻抗的介质、使用反射减小材料等。
除了阻抗匹配外，介质的特性也会影响半波损失。
例如，当波从空气中传播到水中时，由于水的相对介电常数较大，波的反射系数较小，因此半波损失较小。
相反，当波从水中传播到空气中时，由于空气的相对介电常数较小，波的反射系数较大，因此半波损失较大。
半波损失不仅在无线通信领域有影响，在其他领域也有重要应用。
例如，光纤通信中的信号传输也会存在半波损失问题。
为了减少这种损失，人们会采用一系列技术手段，如使用折射率匹配的光纤材料、使用光纤连接头等。
半波损失是波在传播过程中由于介质阻抗不匹配而导致的能量损失现象。
在实际应用中，我们需要了解半波损失的原因和影响因素，并采取相应的措施来减少损失。
通过对半波损失的研究和应用，我们可以更好地理解波的传播特性，并提高通信和传输系统的性能。
牛顿环实验中,半波损耗的起因
牛顿环实验中,半波损耗的起因牛顿环的光从玻璃进入空气，再进入玻璃，所以产生了半波损失。
媒质密度和波速的乘积称为波阻。
波阻大的媒质称为波密媒质，波阻小的媒质称为波疏媒质。
波从波疏介质射向波密介质时反射过程中，反射波在离开反射点时的振动方向相对于入射波到达入射点时的振动相差半个周期，这种现象叫做半波损失。
从波动理论可知，波的振动方向相反相当于波多走（或少走）了半个波长。
入射光在光疏媒质中前进，遇到光密媒质界面时，在掠射或垂直入射2种情况下，在反射过程中产生半波损失，这只是对光的电场强度矢量的振动而言。
如果入射光在光密媒质中前进，遇到光疏媒质的界面时，不产生半波损失。
不论是掠射或垂直入射，折射光的振动方向相对于入射光的振动方向，永远不发生半波损失。
光的干涉现象是有关光的现象中的很重要的一部分，而只要涉及到光的干涉现象，半波损失就是一个不得不考虑的问题。
光在不同介质表面反射时，在入射点处，反射光相对于入射光来说，可能存在半波损失，半波损失可以通过直观的实验现象——干涉花样，来得到验证。
在洛埃镜实验中，如果将屏幕挪近与洛埃镜相接触。
接触处为整个装置的对称中心，两束相干波的波程差应为零，但实验发现接触处不是0级明条纹，而是暗条纹。
这一事实说明洛埃镜实验中，光线自空气射向平面镜并在平面镜上反射后有了量值为π的位相突变，这也相当于光程差突变了半个波长。
光在反射时为什么会产生半波损失呢？这和光的电磁本性有关，可通过菲涅耳公式来解释。
在任何时刻，我们都可以把入射波、反射波和折射波的电矢量分成两个分量，一个平行入射面，另一个垂直入射面。
有关各量的平行分量和垂直分量依次用指标p和s表示。
以i1、i1´和i2分别表示入射角、反射角和折射角，它们确定了各波的传播方向。
以A1、A1´、A2来依次表示入射波、反射波和折射波的电矢量的振幅，它们的分量相应就是Ap1、Ap1´、Ap2和As1、As1´、As2。
物理论文-半波损失
考虑掠入射，即θ1≈90°时，|rs|=|rp|。
1.n1<n2时，s分量和p分量都有π的相位跃变，则反射光的光矢量方向反向。
2.n1>n2时，掠射时发生全反射，所以在入射点处，反射光矢量近似于入射光矢量同向，即没有半波损失。
由上面积分形式的麦克斯韦方程可以导出时变电磁场在两媒质分界面上边界条件的一般形式：
n*(D1-D2)=ρs
n*(B1-B2)=0
n (E1-E2)=0
n (H1-H2)=Js
式中n为分界面上由第二媒质指向第一媒质的单位法向矢量，ρs为分界面上的电荷密度，Js为分界面上的电流密度。
光学中常见的是两种电介质的分界面，此时有Js=0，ρs=0。则边界条件可以表示为：
Key words: Half wave loss,boundary conditions, continuity of Etand Ht, refractive index, angle of incidence, fixed end, free end.
机械波在不同介质的分界面上发生反射时，由于不同介质的疏密性质不同，将有可能产生半波损失，即反射波的相位有π的跃变。书上给出的结论是当波从光疏介质射向光密介质然后反射回光疏介质时，将会产生半波损失。同样地，在光波中，也存在这样一个规律。在光的干涉和机械波的驻波中，这个规律会影响干涉条纹的明暗分布以及驻波产生的条件。书上没有对其原理作详细解释，其实在这个规律背后隐藏着更一般的关于波的理论。
n*(D1-D2)=0或D1n=D2n
n*(B1-B2)=0或B1n=B2n
菲涅尔公式和半波损失
菲涅尔公式和半波损失
菲涅尔公式是一种描述光线在界面处反射和透射的数学公式。
它由法国物理学家菲涅尔在19世纪提出，是光学研究的基础。
菲涅尔公式可以计算出反射和透射光的强度和相位差。
在光纤通信中，半波损失是一种常见的光信号衰减现象。
它是由于光在光纤中传播时，光纤的轴向对称性不完美导致的。
当光线到达轴向不对称处时，它会被部分反射回去，从而导致信号损失。
半波损失通常用dB/km来表示，其中dB是信号强度的对数单位，km表示单位长度。
菲涅尔公式和半波损失都是光学中重要的概念，对于理解光的传播和通信有着重要的意义。
在光纤通信中，减小半波损失是非常重要的，可以采用正确的光纤设计、制造和接头技术来实现。
- 1 -。
菲涅耳公式和半波损失课件
利用菲涅耳公式可以设计增透膜 ，减少光学元件表面的反射损失 ，提高光学系统的透过率。
偏振光学中的应用
偏振态分析
菲涅耳公式能够描述光的偏振态和偏 振光的传播规律，用于分析偏振光学 现象和实验结果。
偏振干涉
利用菲涅耳公式可以分析偏振干涉现 象，包括偏振干涉条纹的形成和分布 ，以及偏振干涉的应用。
公式中包含了反射波前和折射波前的变化 ，以及反射和折射光线的偏振状态。
菲涅耳公式解释了半波损失现象，即在某 些情况下，光在反射时会损失半个波长的 相位。
菲涅耳公式的数学表达形式
反射系数和折射系数
相位变化的计算
菲涅耳公式包含了反射系数和折射系 数的数学表达式，这些系数描述了光 在界面上的反射和折射行为。
菲涅耳公式的应用领域
菲涅耳公式广泛应用于光学、波动理论和物理学的其他 分支，如电磁学、声学等。
在光学领域，它被用于描述光波在各种介质之间的反射 和折射行为，以及光波的干涉、衍射等现象。
在波动理论中，菲涅耳公式为研究波动传播提供了重要 的数学工具，如波动方程的求解等。
02
菲涅耳公式的推导与理解
菲涅耳公式的推导过程
它由法国物理学家奥古斯丁·菲涅耳在19世纪初提出，是光学和波动 理论的重要基石之一。
菲涅耳公式的历史背景
菲涅耳公式的提出是光学发展史上的 里程碑之一，它为光的波动理论提供 了重要的数学工具。
在菲涅耳之前，光学研究主要基于牛 顿的光粒子理论，但随着实验技术的 发展和光学现象的深入研究，人们开 始认识到光具有波动性质。
06
总结与展望
菲涅耳公式与半波损失的重要性和意义
菲涅耳公式是光学干涉和衍射理论中的重要公式，它描述了光波在分界 面上的反射和折射行为，对于理解光的传播规律和干涉现象具有重要意 义。
光的半波损失三个条件
光的半波损失（Half-Wave Loss）是指当光线从一种介质传播到另一种介质时，由于折射率差异而导致的一部分光能量的损失。
半波损失通常在光纤连接和光学接头中会出现。
要发生半波损失，需要满足以下三个条件：
入射角度：半波损失发生在光线由高折射率介质入射到低折射率介质的情况下。
入射角度必须大于临界角，即光线必须以接近垂直的角度射入低折射率介质。
偏振状态：半波损失通常在偏振光线中发生。
当入射光线是TM（横向磁场）偏振或称为s 偏振（perpendicular polarization）时，会出现半波损失。
而对于TE（横向电场）偏振或称为p偏振（parallel polarization）的光线，一般不会产生半波损失。
折射率差异：半波损失需要在介质之间具有足够的折射率差异。
这意味着两种介质的折射率差异越大，发生半波损失的可能性越高。
半波损失是光纤连接和光学接头中一种常见的损失机制，可以通过合理的设计和技术手段进行降低和补偿。
在光纤连接中，采用倾斜连接、斜面面板、折射率匹配胶等方法可以减小半波损失的发生。
半波损失
How
1、总光程差等于表象光程差加上附加光程差。
Δ= Δ0+ Δ’ 考虑到最后实际对干涉起决定作用的是相位差和余弦函数 的周期性，整个干涉光路出现奇数次半波损失时，附加光
程差取±λ/2 ，而偶数次时取零。
2、附加光程差不等于零时，对条纹的影响仅仅是“颠倒黑 白”，而不会改变条纹的形状、间距、对比度等性质。
3、如果入射角不是接近于0°或90 ° ，实际情况复杂，应
由菲涅尔公式表征。但大学物理中如有出现，亦不区分入 射角情况。
Why
半波损失出现与否，由边界条件决定。从本质上说， 是能量守恒和动量守恒的必然要求。
1、机械波
如果反射点为固定端，相当于波阻无限大，波动无法进 入第二介质传播，即第二介质为波密介质。
半波损失
➢什么是半波损失（What） ➢为什么会出现半波损失（Why） ➢出现了半波损失怎么办（How）
What
定义：当波动（含光波）从波疏介质向波密介质正入射或 者掠入射时，反射光与入射光相比有π的相位跃变（或等效 于半个波长）的现象。
说明： 1、透射波动总无半波损失； 2、波动如果是从波密介质到波疏介质入射，无半波损失；
由于反射点固定，必然要求入射波和反射波在该反射点 相位相反，相当于波程的半个波长。
2、光波
两次反射波表象光程差：
n1
L 2n2h
n2
h
Hale Waihona Puke 如果ΔL=(k+1/2)λ，或者说反
射光干涉相消。
n1
而：两次透射波表象光程差亦是，即也是ΔL干涉干涉相消，
明显不符合能量守恒条件。
当其中有个出现半波损失时，恰好符合。
发生两次半波损失光程差 -回复
发生两次半波损失光程差-回复以下是一篇关于半波损失光程差的文章，详细解释了该现象的原因以及可能的解决方法。
引言：半波损失光程差（Half-Wave Plate Displacement）是光学中一个重要的概念，它会对光线的传播产生影响。
在实际应用中，我们可能会遇到发生两次半波损失光程差的情况。
本文将一步一步解释这一现象的原因，以及可能采取的解决方法。
第一部分：半波损失光程差的定义和特点（300字）半波损失光程差是指由于光线在通过半波片时发生位移而引起的相位变化。
半波片是一种常见的光学元件，它可以改变光线的偏振状态。
当光线从一种振动方向偏振转变为另一种方向时，会产生相位差，从而产生光程差。
在理想情况下，一次半波损失光程差是可控制的，但在实际应用中，我们可能会遇到发生两次半波损失光程差的情况。
第二部分：发生两次半波损失光程差的原因（400字）发生两次半波损失光程差的原因主要有两个。
首先，可能是在光路中存在长度的变化。
当光线通过半波片时，由于光路长度的变化，光线在传播过程中会发生位移，从而导致光程差的变化。
其次，可能是由于材料的厚度变化造成的。
材料的厚度变化会导致光线通过时的相位差发生变化，进而引起光程差的变化。
第三部分：影响和解决方法（500字）发生两次半波损失光程差会对光学系统的性能产生影响。
首先，它会导致光学元件的精度要求提高。
为了尽可能地减小光程差，我们需要更加精确地控制光路的长度和材料的厚度。
其次，它会对光学系统的工作稳定性产生不利影响。
由于光程差的变化，光学系统的性能可能会因此产生波动。
这对于某些特定的应用来说是不可接受的。
为了解决发生两次半波损失光程差的问题，我们可以采取以下方法。
首先，我们需要通过精确的测量和控制光路的长度来减小光程差的变化。
可以使用精密的测量仪器来测量光路的长度，并根据测量结果进行调整。
其次，我们可以使用材料厚度均匀的半波片来减小光程差的变化。
通过选择质量稳定、相对均匀的材料，可以减少材料厚度的变化对光程差的影响。
光学论文-浅析光在介质表面反射时的半波损失
学年题目：浅析光在介质表面反射时的半波损失姓名：苌瑞广学号：201205010019院系：物理与机电工程学院专业：物理学年级班级：2012级（1班）指导教师：李绍峰2015年6月20日学年论文（设计）作者声明本人郑重声明：所呈交的学年论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
本人完全了解有关保障、使用毕业论文的规定，同意学校保留并向有关毕业论文管理机构送交论文的复印件和电子版。
同意省级优秀毕业论文评选机构将本毕业论文通过影印、缩印、扫描等方式进行保存、摘编或汇编；同意本论文被编入有关数据库进行检索和查阅。
本毕业论文内容不涉及国家机密。
论文题目：作者单位：作者签名：年月日目录摘要 (1)引言 (1)1.半波损失定义 (1)2. 菲涅尔公式对半波损失的解释 (2)2.1 菲涅尔公式 (2)2.2 由菲涅尔公式分析入射光与反射光和透射光的变化关系 (3)3. 劳埃德镜实验分析 (5)3.1 劳埃德实验 (5)3.2 劳埃德镜实验条件 (5)3.3 实验分析 (6)4. 维纳驻波实验分析 (7)4.1 维纳驻波实验 (7)5. 对半波损失的诠释 (8)6. 结束语 (9)参考文献 (9)浅析光在介质表面反射时的半波损失摘要：以菲涅尔公式为基础并结合劳埃德镜实验和维纳驻波实验的结论分析，分别通过电磁矢量以及光强的比较来分析光在介质表面反射的半波损失现象。
关键词：菲涅尔公式；劳埃德镜实验；维纳驻波实验；电磁矢量；半波损失The light in The Medium Surface Reflection of Shallow Half WaveLossAbstract: The Fresnel formula based combined with Loyd's mirror experiment and the Wiener standing wave experiment results analysis, respectively through the electromagnetic vector and intensity compared to analyze light reflected from the surface of the medium, the half wave loss phenomenon.Keywords: Finel formula；Lloyd mirror experiment；Wiener standing wave experiment；Electromagnetic vector；Half wave loss引言在平时常用的大学生光学教材中[1],对于光在介质的分界面上传播时,反射光是否出现半波损失现象,通常描述为“光从光疏介质入射到光密介质时,反射光的相位较之入射光的相位跃变了,即产生了半波损失”。
半波损失的原理分析
半波损失的原理分析本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March半波损失的原理分析CTRL+A全选可调整字体属性及字体大小work Information Technology Company.2020YEAR半波损失的原理分析［摘要］：根据机械波波动方程，菲涅尔公式的内容，从而得出光波和机械波半波损失的原理，加强对客观的物理现象的本质了解。
［关键词］：半波损失，波动方程，菲涅尔公式在这学期对波的学习过程中，半波损失是经常出现的概念与现象。
半波损失在机械波和光波中均有所涉及。
如在光的干涉现象中，半波损失就是一个不得不考虑的问题；而在驻波的形成中也需注意相位跃变。
半波损失是指：机械波或光波在媒质表面反射时出现附加位相差π的现象。
光从光速较大（折射率较小）的介质射向光速较小（折射率较大）的介质时，反射光的相位较之入射光的相位跃变了π，由于这一相位的跃变，相当于反射光与入射光之间附加了半个波长λ/2的波程差，故称为半波损失。
机械波和光波的原理并不完全相同，但本质上是一样的。
半波损失理论在我们实际生活中有很大的应用，如光学元件表面的检查；透镜质量的检查；増反膜，增透膜的应用；对微小间距的测量……而在教材中并未对半波损失的原理进行解释。
本文通过对菲涅尔公式的研究从而得出光波半波损失的原理，通过对基本的机械波波动方程的研究从而得出机械波半波损失的原理，对客观的物理现象有更为清晰，明白的了解。
1.机械波半波损失的原理设入射波的方程为y=A1cos(ωt-k1x),则反射波的方程为y’=A1’cos(ωt+k1x+Φ1),透射波的方程为y’’=A2cos(ωt-k2x +Φ2)(1)。
其中A1’，A2的符号由边界条件确定,如果A1’，A2与A1同号说明反射波、透射波与入射波同相,如果A1’，A2与A1异号说明反射波、透射波与入射波反相。
再论光波的半波损失
再论光波的半波损失曹冬梅【期刊名称】《延安大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(036)001【摘要】半波损失是大学物理中的重点和难点问题.根据半波损失定义明确了其产生条件,重申了半波损失和附加光程差的区别与联系,并结合薄膜干涉实例对附加光程差表达式作了针对性的分析,即附加光程差项可以取正号,也可以取负号,只是为了满足干涉级序数从零开始取值.%Half-wave loss is the key and difficult problem in university physics.In this paper,the conditions of the half-wave loss are defined,and the difference between the half-wave loss and the additional optical path difference is reaffirmed.Finally, the expression of the optical path difference is analyzed with the example of thin film interference.【总页数】3页(P41-42,46)【作者】曹冬梅【作者单位】延安大学物理与电子信息学院,陕西延安716000【正文语种】中文【中图分类】O436【相关文献】1.再论光波的半波损失 [J], 曹冬梅2.光波场在2种介质界面反射时的半波损失 [J], 庹有康;陈希明3.光波的半波损失现象及其应用探析 [J], 赵俊卿;蔡传锦4.光波在左右手材料中半波损失的理论分析 [J], 汪志刚;张自友5.复色平面光波与复色发散球面光波干涉的光强分布的模拟 [J], 赵立强;柯亮因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
浅析半波损失
浅析半波损失摘要:在高中，我们物理光学那一块时出现了半波损失的现象，很多学生只是死记硬背与光半波损失有关的公式，却不知道如何应用它来解释一般的现象，更不知道产生的原理，于是应用时常常出现错误，故本人要对此现象做出简单解释，希望对此问题学习有困难的同学有所帮助。
关键词：半波损失振动方向应用一，半波损失的定义在物理学上半波损失的通用定义为：光在被反射过程中，如果反射光在离开反射点时的振动方向相对于入射光到达入射点时的振动方向恰好相反，这种现象叫做半波损失。
我们可以从定义上看出，入射光和反射光的振动方向相反的现象才叫做半波损失，如果方向不相反的话，那么就不可能出现半波损失，从这我们可以得出一个结论，那就是入射光和反射光的振动方向是否恰好相反决定了半波损失能否发生。
二，振动方向的判定在说振动方向判断之前，我们先用简单的语言描述一下半波损失的结果:相当于光多走或者少走了半个波长的光程。
接下来我们谈振动方向（这只是对光的电场强度矢量的振动而言的，不谈电磁的矢量，因为它无法产生感光作用和生理作用）判断（1）如果入射光是在光疏介质中传播，在前进的过程中遇到了光密介质，当入射光是垂直的射入或者是掠射入（入射角接近90度就叫做掠射）光密介质界面时，在界面上发生反射，反射光的振动方向和入射光的振动放向恰好相反。
也就说在反射过程中发生了半波损失。
可以用一个简单图形这样描述：(n≈界面，此时生了半波损失。
(二)如果入射光在光密介质中传播,度射入光疏介质界面，入射光和反射光的振动方向都是相同的,所以没有半波损失。
我们同样也可以用简单的图形表示：,无论失。
（三）半波损失的简单应用如下图，一个牛顿环的应用，当我们要计算入射光线光程差的时候，我们首先要知道d的长短，然后再加上因为半波损失，就可得到光程差了。
式子如下A用δ表示光程差，λ表示波长即δ= 2nd+λ它的应用还有很多，比如劈形膜的干涉条文之间距离的计算，牛顿环从内到外一次变密的解释都需要到它。
光程与光程差 半波损失
r
n2
光程与光程差 半 波损失
1
一、光程与光程差
1.光程 光源的频率不变，光在传播过程中频率保持不变。 在真空中光的波长为 ，光速为 C，进入折射率 为 n 的介质中后，波长n , 光速为 v ,则有：
C C 而 n v v n
n
n
同一频率的光在不同介质中波长不相同。 处理方法：把光在介质中的波长折合成它在真空中的 波长作为测量距离的标尺，并进一步把光在介质中传 播的距离折合成光在真空中传播的距离。
7
例3.在图示的双缝反射实验中，若用半圆筒形薄玻璃片 （折射率 n1=1.4 ）覆盖缝 S1，用同样厚度的玻璃片 （折射率 n2=1.7）覆盖缝 S2，将使屏上原来未放玻璃时 的中央明条纹所在处O变为第五级明纹。设单色光波长 =480.0nm，求玻璃片的厚度 d。 解：覆盖玻璃前
r2 r1 0
解:设 o 点最亮时,光线 2 在劈尖 b 中传播距离为 l1 ,则由双缝 S1 和 S2 分 别到达 o 点的光线的光 程差满足下式:
S1
S
1 2
b
o
S2 o 点由此时第一次变为最暗时,光线 2 在劈尖 b 中传 播的距离为 l2 ,则由双缝 S1 和 S2 分别到达 o 点的两光 程差满足下式： 1 c n 1l2 k (2) 2 S1 1 (2) (1)得： o S 1 n 1l2 l1 (3) 2 S2 2 b 由图可求出： n 1l1 k (1) l2 l1 dtga da (4) 由(3)和(4)得：劈尖b应向上移动的最小距离为
6
例2.在双缝干涉实验中，波长 =5500Å 的单色平行光 垂直入射到缝间距a =210-4m 的双缝上，屏到双缝的 距离 D = 2m． 求：
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再论光波的半波损失
作者：曹冬梅
来源：《科学与财富》2011年第12期
[摘要] 半波损失是大学物理中的重点和难点问题。
本文根据半波损失定义明确了其产生条件，重申了半波损失和附加光程差的区别与联系，最后结合薄膜干涉实例对附加光程差表达式作了针对性的分析。
[关键词] 半波损失薄膜干涉附加光程差
引言
半波损失问题是很久以来人们一直关注的问题，大量的文献从不同的角度对半波损失问题进行了探讨［1-3］。
由姚启钧原著的光学教材在提到半波损失对等倾干涉和等厚干涉反射光光程差的影响时，认为只要薄膜处于同一介质中，必然有额外光程差，我们在此取负号。
然而在等厚干涉一节的例1.2中却把附加光程差一项取为正号［4］。
在前一部分教材中“规定”附加光程差项取负号，而在例题运算中却取正号，附加光程差一项取正号和负号时有区别吗? 附加光程差与半波损失之间又有怎样的联系？
1.半波损失
半波损失，就是光在正入射或掠入射的情况下，从光疏（折射率相对小的）介质射向光密（折射率相对大的）介质被反射时，产生相位π的突变，相当于损失半个波长的光程，称为半波损失［5］。
当光从光疏介质射向光密介质，在垂直入射和掠入射时反射光有半波损失现象，我们可以由电磁场理论中的菲涅耳公式予以解释［4］。
当n1＜n2时，无论一束光是垂直入射还是掠入射，在介质界面附近反射光矢量的振动方向都与入射光矢量的振动方向相反，都将出现光矢量在同一点相位突变的情形，即有半波损失发生。
那么对于斜入射，反射光矢量的垂直分量与入射光矢量的垂直分量的振动方向始终相反，但是，平行分量的方向之间却成一定的角度，此时比较它们的相位是没有绝对意义的。
故一般描述为“光从光疏介质入射到光密介质反射时具有半波损失”，这样很容易理解为：不管入射角为多少，只要光从光疏介质入射到光密介质,反射光矢量与入射光矢量就有相位突变π,相当于反射时产生了半波损失，似乎半波损失产生条件与入射角无关。
事实上半波损失的产生，不仅取决于界面两侧介质的折射率，还取决于入射角的大小［6］。
可见，光在两种介质界面传播时，产生半波损失的条件是：
（1）入射光由光疏介质向光密介质传播；
（2）入射角i1≈0或i1≈π/2。
2.半波损失和附加光程差的区别与联系
“半波损失”是指反射光与入射光之间的关系，而“附加光程差”指的是两束反射光之间的关系［7］。
当光波正入射或掠入射时，可用半波损失解释反射光a、b之间的附加光程差λ/2。
如n1＜n2＞n3时，光波正入射，如图所示。
由于n1＜n2薄膜上表面的反射光a相对于入射光1存在半波损失，在计算反射光a的光程时应考虑由于半波损失而增加的额外光程λ/2，由于n2＞n3，薄膜下表面的反射光3相对于入射光2不存在半波损失，且折射光2和b都没有半波损失，故计算两束反射光a、b之间的光程差时就因半波损失出现了附加光程差λ/2。
当光波斜入射时，相位突变或半波损失已没有意义。
显然不能用半波损失来解释两束反射光a、b之间存在附加光程差λ/2。
所以半波损失只能解释在正入射或掠入射情形时的附加光程差问题。
3.薄膜干涉中附加光程差符号问题的讨论
在薄膜干涉问题中，是否需要加入附加光程差项决定于反射光a 和 b 的相对相位关系。
当n1＜n2＜n3或n1＞n2＞n3时，薄膜上表面反射光a和下表面反射光b不需要加入λ/2的附加光程差。
当n1＜n2＞n3或n1＞n2＜n3时，反射光a、b的光程差则需要加入λ/2的额外光程差。
文献[5]中提到的薄膜干涉的附加光程差取负号表达式为?啄=2d0-，干涉相长和干涉相消的条件分别表示为
d0=（j+）干涉相长 j=(0、1、2、3、…)
d0=j干涉相消 j=(0、1、2、3、…)
上式中d0表示薄膜的厚度，i1为入射角，n1为薄膜所处介质折射率，n为薄膜折射率。
附加光程差取正号表达式为?啄=2nd0+，这时光波垂直投射到尖劈形薄膜。
干涉相消时?啄=2nd0+=(2j+1)，
则有d0=j?姿/2n
对（2）式，i=0时，得到d0=j?姿/2n2
（4）（5）两式完全相同。
说明对于（3）式中光程差取+与-并无本质区别，只是等式的右侧取+时，为了保持j从零开始取值，所以附加光程差一项做了相应的变化。
同时可以验证
对于干涉级序数并无影响。
所以有的地方附加光程差项取负号，有的地方取正号是不矛盾的，只是为了满足规定j从零开始取值而已。
总之，只有在垂直入射和掠入射两种情况下，光从光疏介质入射到光密介质界面时，反射光出现半波损失现象；也只有在这两种情形下，两束反射光之间的附加光程差来源于其中一个界面反射时的半波损失；对一般斜入射，由于光振动矢量平行分量方向的特殊性，半波损失的概念没有任何意义。
附加光程差项取正号还是负号，对干涉级序数并无影响，只是为了满足j
从零开始取值。
参考文献
[1]康山林,王华英.关于半波损失问题的探讨,河北建筑科技学院学报［J］.2001,18(3)71～74.
[2]赵俊卿,蔡传端.光波的半波损失现象及其应用探析,山东建筑工程学院学报
[J].2005,20(4):94～98.
[3]孙向阳,徐滔滔.关于平行平面薄膜反射光干涉半波损失的研究,武汉工业学院学报[J].2003,22(12):52～54.
[4]姚启钧原著.光学教程（第四版）[M].北京:高等教育出版社,2008: 30～41.
[5]徐建中.物理学［M］.北京:化学工业出版社,2004:198
[6]程俭中,陈小凤.半波损失产生条件的分析与讨论,贵州大学出版[J].2004, 21(3):258～260.
[7]黄祝明,吴锋.大学物理学下册［M］.北京:化学工业出版社2002:22.
作者简介：曹冬梅（1974-），女，陕西佳县人，延安大学副教授。