光在电介质分界面上的反射和折射

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光波在介质界面上的反射和折射菲涅耳公式

(145) (146)
n2 cos 2 2 sin 21 sin 2 2 Ts ts n1cos1 sin 2 (1 2 )
(147)
n2 cos 2 2 sin 21 sin 2 2 Tp tp 2 n1cos1 sin (1 2 ) cos 2 (1 2）
sin (1 2 ) rs =sin (1 2 )
(134)
(Eis Ers )n1cos1 Ets n2 cos 2 (133)
3. 菲涅耳公式利用类似方法，可以推出 p 分量的反射系数和透射系数表示式，这就是著名的菲涅耳公式：
sin(1 2 ) n1 cos 1 n2 cos 2 rs = sin(1 2 ) n1 cos 1 n2 cos 2 2 cos 1 sin 2 2n1 cos 1 ts = sin(1 2 ) n1 cos 1 n2 cos 2
2.1 反射定律和折射定律 (Reflection law and refraction
law)
现假设二介质为均匀、透明、各向同性，分界面为无穷大的平面，入射、反射和折射光均为平面光波, 其电场表示式为
El E0l e－i (l t－kl r ) l i, r, t (119)
ki z n
Wi I i cos1
2. 3 反射率和透射率 (Reflectivity and transmissivity)
考虑到光强表示式，上式可写成
1 2 E0i cos 1 0
1 2 I E0 E02 2 0
Wi
1 2
(140)
2. 3 反射率和透射率 (Reflectivity and transmissivity) 类似地，反射光和折射光的能量表示式为

光的反射与折射光线在不同介质中的传播与折射定律

光的反射与折射光线在不同介质中的传播与折射定律光是一种电磁波，在传播过程中会发生反射和折射现象，而这些现象受到不同介质的影响。

本文将探讨光的反射和折射，以及在不同介质中的传播和折射定律。

第一部分：光的反射光的反射指的是入射光线遇到界面后发生的反方向传播现象。

根据反射定律，入射角等于反射角，即入射角i和反射角r之间有如下关系：i = r光的反射可以通过光的波动理论进行解释。

当光线从一种介质进入另一种介质时，光的波长和速度都会发生改变。

而界面上的原子或分子会对光的传播产生干涉作用，使得光线发生反向传播。

在自然界中，光的反射现象随处可见，比如光线照射到镜子上时会发生明亮的反射，使得我们能够看到镜中的倒像。

反射现象还被广泛应用在光学仪器和光学通讯中。

第二部分：光的折射光的折射指的是入射光线穿过介质之间的界面时方向发生改变的现象。

根据折射定律（也称为斯涅尔定律），入射光线和折射光线的折射角以及两种介质的折射率之间有如下关系：n1sin(i) = n2sin(r)其中，n1和n2分别代表两种介质的折射率，i为入射角，r为折射角。

光的折射现象可以通过光的粒子理论进行解释。

当光线从一种介质进入另一种介质时，光的速度发生改变，从而导致光线在界面上发生偏移。

这个偏移的程度取决于两种介质的折射率差异。

光的折射现象在日常生活中也是不可或缺的。

例如，当我们将一支笔放入水中观察时，可以看到笔在水中显得弯曲，这就是光的折射现象。

第三部分：光的传播与折射定律光线在不同介质中传播和折射遵循一定的定律。

根据光的传播与折射定律，我们可以得到以下几个要点：1. 光从光密介质（如玻璃）传播到光疏介质（如空气）时，入射角较大时会发生反射现象，入射角较小时会发生折射现象。

2. 光从光疏介质（如空气）传播到光密介质（如玻璃）时，入射角越大，折射角越小，且存在一个临界角，当入射角大于临界角时，光不再折射而发生全反射。

3. 介质的折射率越大，光在介质中的传播速度越慢，折射角度也会相应变小。

第一课物理光学5

以S分量为例由连续条件得
电介质时，
入射面xoz 分界面xoy
E沿y方向分量连续
H沿x方向分量连续
E1S
H1x H1P
n1
n2
q’ q1 1
o
E’1S H‘1x H’1P
x
q2
H2x
E2S
z H2P
得s波的振幅反射系数和振幅透射系数同理得p波的振幅反射系数和振幅透射系数
讨论 (一）振幅关系
a）光疏到光密
光的电矢量产生了的相位突变（半波损失：反射时损失
了半个波长）。这一结论在讨论光的干涉现象时极为重要。
如果光波是从光密介质入射到光疏介质，在正入射时反
射波的电矢量没有的相位突变，掠入射时发生全反射现
象。
对于折射波，不论哪一种情况，电矢量都不发生位相突变。
四、反射和折射时的偏振关系
入射光是线偏振光因为 ≠ ， ≠ 反射、折射是线偏光，方位发生偏转入射光是自然光

2
n(r1

r2
)
2
光程差：＝n(r1 r2 )；分析叠加结果的重要物理量
当＝2m时，

m时，有 I＝I
；
MAX
当＝(2m
1)，＝( m

1 2
)，有I＝I
MIN
（m 0，1， 2，)
17
光程 = 光在介质中的几何路程 × 介质折射率 = 光在真空中的传播路程
I1 I2 I12
I12称为干涉项，它决定了叠加光强的强弱。
I12的存在表明，叠加的光强I不再是I1和I 2的简单和。只有当I12 0，且稳定时，才能产生干涉现象。
Ey 逆时针：左旋 Ex

光在介质界面的反射与折射

1.5.1 光在两种电介质分界面上的反射和折射
•
光波带有振幅、相位、频率、传播方向和偏振态等
诸多特性。因此，全面考察光在界面的反射和折射时的传
播规律，应包括：传播方向、能流分配、相位变化和偏振
态变化。
1 波动光学基础
1.5.1 光在介质界面的反射与折射
一、电磁场的边值关系/边界连续条件
在两种各向同性的无吸收介质界面运用Maxwell积分方程可得:
②
E1s E1s E2s
③
E1 p cos i1 E1p cos i1 E2 p cos i2
④
由 ①、②、 ③ 、④ 可解得振幅反射系数与振幅透射系数
1 波动光学基础
菲涅耳公式
1.5.2 菲涅耳公式
1 波动光学基础
1.5.2 菲涅耳公式
• 引入中间变量 —— 有效折射率
i1 i1'
n1 sin i1 n2 sin i2
1 波动光学基础
1.5.1 光在介质界面的反射与折射
结论：
①反射光波、折射光线与入射光波频率相同； ②反射光线、折射光线与入射光线均位于同一平面—入射面内； ③反射角与入射角相等； ④入射角的正弦与折射角的正弦之比，对于给定介质及光波长，是一个常数。
1 波动光学基础
1.5 光在介质界面的反射与折射
主要内容
1.自然光在两种电介质分界面上的反射和折射 2.菲涅耳公式 3.斯托克斯倒易关系 4.布儒斯特定律 5. 反射光与透射光的半波损失（相位突变） 6. 全反射现象与应用 7. 反射光与透射光的能量分配
1 波动光学基础
1.5.1 光在介质界面的反射与折射
E1s E1s E2s E1 p cos i1 E1p cos i1 E2 p cos i2

光的反射与折射光线在界面上的反射和折射规律

光的反射与折射光线在界面上的反射和折射规律光的反射与折射：光线在界面上的反射和折射规律光是一种电磁波，具有波动性质。

当光线从一种介质传播到另一种介质时，会发生反射和折射现象。

反射是指光线在界面上的偏离原来传播方向而发生的现象，而折射是指光线从一种介质进入另一种介质时改变传播方向的现象。

在本文中，我们将探讨光的反射和折射规律。

一、反射规律1. 定义反射是指光线遇到界面，从入射介质返回到同一介质的现象。

设光线从空气中垂直射入介质，入射角为θ1，反射光线与法线的夹角为θ1'，根据经验，我们可以得到反射角等于入射角，即θ1' = θ1。

2. 定律根据实验观察，我们可以总结出光的反射规律：入射角等于反射角。

这一定律被广泛应用于实际中，例如反光镜、平面镜等光学器件的设计和制造。

二、折射规律1. 定义折射是指光线从一种介质进入另一种介质时改变传播方向的现象。

设光线从介质1以入射角θ1射入介质2，折射光线与法线的夹角为θ2，根据经验，我们可以得到折射角可以通过斯涅尔定律计算，即n1sinθ1 = n2sinθ2，其中n1和n2分别为介质1和介质2的折射率。

2. 折射率折射率是描述介质对光的折射能力的物理量，通常用符号n表示。

不同介质具有不同的折射率，其值与介质的光密度密切相关。

折射率越大，光在介质中的传播速度越慢，折射角度越大。

三、总结光的反射和折射规律是光学领域中的基本定律，对于解释和预测光的传播行为具有重要的意义。

通过了解和应用这些规律，我们可以设计出各种光学器件，例如反射镜、透镜等，进而实现对光线的控制和利用。

在实际应用中，我们需要通过实验或计算来确定不同介质的折射率，并根据斯涅尔定律计算出折射角。

这些工作有助于我们更好地理解光的行为，为光学技术的发展和应用提供基础。

总之，光的反射和折射规律是光学研究的重要内容之一。

通过研究这些规律，我们可以深入理解光的传播特性，为光学领域的应用和创新做出贡献。

光的折射与反射：光在介质中的传播与界面上的反射与折射

光的折射与反射：光在介质中的传播与界面上的反射与折射光是一种电磁波，它在不同介质中的传播具有一定的特性，其中包括反射和折射现象。

光的反射是指光线遇到界面时发生改变方向的现象，而光的折射是指光线由一种介质传播到另一种介质时发生偏折的现象。

光的反射是受到光线入射角度、界面的性质以及介质的折射率等因素的影响。

当光线从一个介质斜射到另一个介质时，其入射角度与反射角度相等，且这两个角度都位于垂直于界面的法线上。

这个基本定律被称为“反射定律”。

根据反射定律，光线在平滑的界面上的反射角度完全由入射角度决定。

同时，光的反射现象还受到界面的性质的影响，光线从亮的表面反射时以同样的角度反射出去，而在粗糙的表面上则会发生漫反射，使光线发生散射。

光的折射是光线由一个介质传播到另一个介质时发生的现象。

当光线从一种介质射入到另一种折射率不同的介质中时，它的传播速度发生变化，从而导致光线的传播方向改变。

折射的现象可以由斯涅尔定律来描述，该定律表明入射光线的折射角与入射角的正弦成正比。

即折射角的正弦是一个与光线在两种介质中的传播速度之比相关的值。

当光线从光密介质射入到光疏介质时，折射角会小于入射角，而当光线从光疏介质射入到光密介质时，折射角会大于入射角。

光的折射和反射现象在日常生活中有着广泛的应用。

例如，当光线从空气射入到水中时，由于水的折射率高于空气，光线会发生折射，并且在水中会呈现出不同的传播方向。

因此，当我们看向水中的物体时，由于光线的折射现象，我们会觉得物体的位置产生了一定的偏移。

这也是为什么在水中的东西看起来比实际的位置要高的原因。

另外，反射现象也被广泛应用在反光材料以及镜面的制作中。

由于反射光线的特性，我们可以利用反射现象制作出具有特定反射性能的材料。

例如，反光材料是一种特殊的材料，它可以将入射的光线以相同的角度反射出去，从而提高能见度和安全性。

而在镜子的制作过程中，利用玻璃表面涂上一层反射性能较好的金属薄膜，可以实现光的完全反射，从而形成镜面。

高中物理中的光的反射和折射有何特点

高中物理中的光的反射和折射有何特点知识点：高中物理中的光的反射和折射的特点1.光的反射光的反射是指光线从一种介质射向另一种介质时，在分界面上改变传播方向的现象。

在反射现象中，光线遵循反射定律，即入射角等于反射角。

反射定律是光学中的基本原理之一。

2.光的反射类型光的反射分为两种类型：镜面反射和漫反射。

镜面反射是指光线射向平滑表面时，反射光线呈现出明亮的反射图像。

漫反射是指光线射向粗糙表面时，反射光线向各个方向散射。

3.折射现象折射是指光线从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象。

当光线从一种介质进入另一种介质时，由于两种介质的折射率不同，光线会向法线方向弯曲。

4.折射定律折射定律是描述光线在折射过程中传播方向的规律。

根据折射定律，入射光线、折射光线和法线三者位于同一平面内，入射角和折射角的正弦值成正比。

5.光的折射类型光的折射分为两种类型：正常折射和全反射。

正常折射是指光线从光疏介质进入光密介质时，折射角小于入射角。

全反射是指光线从光密介质进入光疏介质时，入射角大于临界角时，光线全部反射回原介质。

6.光的折射率光的折射率是描述光线在介质中传播速度的物理量。

不同介质的折射率不同，通常情况下，光在真空中的折射率为1。

7.光的速度光在不同介质中的传播速度与介质的折射率有关。

光在真空中的速度是最快的，约为3×10^8 m/s。

在其他介质中，光的速度会减慢，且与介质的折射率成反比。

8.光的色散光的色散是指白光经过折射或反射后，分解成多种颜色的现象。

光的色散是由于不同波长的光在折射过程中，折射角不同所致。

9.光的干涉和衍射干涉是指两束或多束相干光波相互叠加时，产生明暗相间的干涉条纹的现象。

衍射是指光波遇到障碍物或通过狭缝时，发生弯曲和扩展的现象。

10.光的偏振光的偏振是指光波中的电场矢量在特定平面内振动的现象。

偏振光具有特定的偏振方向，可以通过偏振片来筛选和观察。

以上是关于高中物理中光的反射和折射特点的知识点介绍。

5.2 光的反射和折射的波动描述解析

1 '1 (5.2.8)
5.2.2菲涅耳公式
光的电磁理论除了给出描述光在界面上传播方向的反射定律和折射定律外，还给出入射光、反射光和折射光之间的振幅、相位和能量关系。光波中电矢量和磁场矢量的正方向规定
（1）在没有发生相位突变时，同一光波的波矢k，电矢量E和磁矢量B之间都必须满足右手螺旋关系。
（2）所有垂直于入射面的场矢量的正向垂直于纸面向外；
s 分量和p分量的正方向如图所示
E1 p
H 1s
n1
E '1p
k '1
H '1s
E1s
E '1s k '1
k1 1 '1
O
H1 p
n1 n2
k1 1 '1
O
H '1p
n2
2
H 2s k 2
E2p
2
H 2p
E2s k2
（3）两个场同相位或者反相位的规定同相位：场量的振幅比为正值，则场矢量取规定的正方向反相位：场量的振幅比为负值，则场矢量取规定的反方向同相位和反相位都是相对于入射光波来说
证明：光在介质分界面上反射和折射的频率变化，传播方向两中折射率分别为n1（ε1μ1）和n2（ε2μ2）的介质均为均匀、透明、各向同性；入射光、反射光和折射光均为平面光波，其电场分别表示为 k1 ' 入射光波：E1 A1 exp k1 i k1 r 1t ' 反射光波：E '1 A '1 exp i k ' r ' t 1 1 ˆ x
5.2 光的反射和折射的波动描述
当光波从一种介质传播到另外一种介质中的时候，由于介质的物理性质不同，即折射率n不同，光在两种电介质分界面上会发生传播方向、振幅、相位、能量和偏振性的变化。这都来自于光与介质相互作用的结果。

光的反射与折射

光的反射与折射光是一种电磁波，它在媒介中的传播会发生两种重要的现象，即反射和折射。

本文将深入探讨光的反射和折射的原理及相关应用。

一、光的反射反射是光线遇到分界面时，部分或全部发生方向改变的现象。

根据菲涅耳（Fresnel）定律，入射光线与分界面的法线之间的夹角等于反射光线和法线之间的夹角。

光的反射有以下几个重要特点：1.1 法线与入射角相等当入射光线与法线的夹角为θ，根据菲涅耳定律，反射光线与法线的夹角也为θ。

这意味着入射角与反射角相等。

1.2 反射角的形成反射角的大小取决于入射角的大小。

当入射角增大时，反射角也会相应增大。

反射角的大小在一定程度上决定了反射光线的方向。

1.3 反射光的特性反射光的强度与入射光的强度有关。

根据反射定律，入射光线和反射光线在同一平面内。

反射光线的强度取决于入射光的强度和分界面的材料特性。

二、光的折射折射是光线由一种介质进入另一种介质时，光线方向发生改变的现象。

根据斯涅尔定律，折射光线与分界面的法线之间的夹角与入射光线在两种介质中的传播速度之比成正比。

光的折射有以下几个重要特点：2.1 折射定律折射定律描述了入射角、折射角和两种介质的折射率之间的关系。

根据折射定律，入射角、折射角和两种介质的折射率满足下式：n1*sin(θ1) = n2*sin(θ2)。

其中，n1和n2分别为两种介质的折射率，θ1和θ2分别为入射角和折射角。

2.2 折射率折射率是介质对光传播速度的衡量。

不同介质的折射率不同，是由介质的光密度和光速度决定的。

2.3 折射现象的原因光在不同介质中的传播速度不同，当光通过分界面时，由于传播速度的改变，光会发生折射。

这种现象是由光在不同介质中的传播特性引起的。

三、反射与折射的应用反射和折射在日常生活和科学研究中具有广泛的应用。

以下是一些例子：3.1 镜子的原理镜子是利用光的反射原理制成的。

根据反射定律，平面镜上的反射角等于入射角，所以我们可以看到镜子中的倒影。

光的反射与折射光线在介质中的行为

光的反射与折射光线在介质中的行为光的反射与折射：光线在介质中的行为光是一种电磁波，在自由空间中的传播速度为299,792,458 m/s。

当光线遇到不同介质的界面时，会发生反射和折射现象。

本文将探讨光线在介质中的行为，包括反射、折射以及相关定律和现象。

一、光的反射反射是指光线遇到介质边界时，部分能量返回原来的介质的现象。

我们常见的镜面反射就是其中一种形式。

具体而言，光线入射到介质边界时，其反射光线与入射光线之间的角度关系遵循反射定律，即入射角等于反射角。

为了更好地理解反射定律，我们可以通过实验进行验证。

准备一块平整的镜子，将光线垂直照射到镜子上，可以观察到光线正好与镜子面呈现相同的角度反射出去。

同样，从倾斜角度照射时，反射光线依然遵循入射角等于反射角的定律。

二、光的折射折射是指光线遇到介质边界时改变传播方向的现象，这是由于光在不同介质中的传播速度不同所导致的。

根据折射定律，入射光线与介质边界法线的夹角与折射光线与法线的夹角之间满足入射角与折射角的正弦比相等。

这一定律由斯涅尔定律提出，也称为斯涅尔定律。

折射现象可以通过实验来观察和验证。

将光线从空气中射入一杯水中，可以看到光线在入射到水面时发生弯曲，并且在水中传播时的方向也发生了改变。

根据斯涅尔定律，当光线由空气射入水中时，入射角较大，光线向法线弯曲；而当光线由水中射入空气时，入射角较小，光线离开法线弯曲。

三、折射率与介质特性折射定律中涉及到的折射率是描述光在不同介质中传播速度差异的物理量。

折射率是介质中光速度与真空中光速度的比值，通常用符号n 表示。

根据折射率的定义，真空的折射率为1，而其他介质的折射率则大于1。

折射率越大，说明光在该介质中传播速度越慢。

不同介质的光传播速度取决于介质的密度和光的频率。

当光穿过介质时，与介质中的原子或分子相互作用，导致光的传播速度受到阻碍。

这也解释了为什么不同介质具有不同的折射率。

四、全反射当光从一个折射率较高的介质射入折射率较低的介质中，入射角度超过一定临界角时，将发生全反射现象。

光的反射与折射光在界面上的行为

光的反射与折射光在界面上的行为光，作为一种电磁波，在传播过程中会遇到不同的介质界面，从而产生反射与折射现象。

本文将深入探讨光在界面上的行为，包括反射的定律、折射的定律以及界面的特殊情况。

一、光的反射现象当光线从一种介质射入另一种介质时，部分光线会发生反射，即光线不进入新的介质而是返回原介质。

这个现象被称为光的反射。

根据光的反射定律，入射角与反射角的关系可以用以下公式表示：光的反射定律：θi = θr其中，θi表示入射角，θr表示反射角。

入射角是指光线与法线之间的夹角，反射角是指光线在界面上与法线之间的夹角。

光的反射不仅可以观察到镜面反射，也可以观察到漫反射。

镜面反射是指光线在光滑表面上的反射，即光线按照入射角与反射角相等的关系反射回原来的方向。

而漫反射是指光线在粗糙表面上的反射，光线在各个方向上均匀地反射，形成散射。

二、光的折射现象当光从一种介质射入另一种介质时，部分光线会改变传播方向而进入新的介质，这个现象被称为光的折射。

根据光的折射定律，入射角、折射角和两种介质的折射率之间存在以下关系：光的折射定律：n1sinθi = n2sinθr其中，n1和n2分别表示两种介质的折射率，θi表示入射角，θr表示折射角。

折射定律告诉我们，当光线从光疏介质射入光密介质时，入射角越大，折射角越小。

当入射角超过一定临界角时，光线将完全发生反射，称为全反射现象。

三、界面特殊情况在一些特殊的情况下，光在界面上的行为会有些特殊。

1. 垂直入射：当光线垂直入射界面时，入射角为0°，此时光线不会发生折射，只会发生反射。

2. 水平入射：当光线水平入射界面时，入射角为90°，由于sin90°=1，根据折射定律，折射角将无法计算。

这表明光线将沿着界面传播，并不会改变传播方向。

3. 光的偏振：光在反射和折射过程中还会发生偏振现象。

光的偏振是指光波中电场矢量沿着特定方向振动的特性。

当光垂直入射界面时，反射光中的电场矢量仍然垂直于界面，但是折射光的电场矢量会有一定的偏转。

112光电磁理论

波和p波的取向与规定的正向一致，光波通过界面时，
折射波不发生相位改变。
2、对于反射波
应区分n1>n2和n1<n2两种情况，并注意1 B和1 时B的
不同。 8
（1）当光从光疏介质射到光密介质时（n1<n2)
rs
A1's A1s
sin(1 2 ) sin(1 2 )
n1 cos1 n2 cos2 n1 cos1 n2 cos2
为倒立。许多光学仪器利用全反射来改变光线的传播方向
和使像倒转。 25
潜望镜
潜望镜利用两个三棱镜来改变光线行进方向，形成正立的像。
光导纤维
光利用全反射可在弯曲的光纤内行进。
26
光纤可传导光能，传递光学图象，做成各种光纤传感器，在医学（用于医疗诊病用的内视镜）、精密测量、计算机以及光纤通信等方面得到广泛应用。
§11-2 光在电介质分界面上的反射和折射
研究单色平面波入射至两介质表面时的传播方向、振幅、相位、能量及偏振性的变化。
一、电磁场的连续条件
当电磁波由一种介质传播到另一种介质时，由于介质的物
理性质（n、ε、μ）不同，电磁场在界面上是不连续的。但
分界面上的电磁场量具有一定的关系。
电磁场的连续条件是：在没有传导电流和自由电荷的介质
W2 (1 0.043)12W1 0.59W1
W1为入射光能量，由于反射而损失的能量占41%。为减少光能量损失，近代光学技术普遍采用在光学元件表面镀增透膜。
16
（五）反射和折射时的偏振关系
一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直的、等幅的、不相干的线偏振光。
将自然光中两个相互垂直的等幅振动之一完全移去得到的光，称为完全偏振光，也可称为线偏振光或平面偏振光。

11.2 光在电介质分界面上的反射和折射

当rs，rp，ts，tp随着入射角的变化为负值的时候，即振幅之比为负，表明两种场反相位，相应的相位变化是π。
r 0; t 0
折射波相对于入射波的相位变化
n2 n1
r, t r, t
n2 n1
不论光波以什么角度入射至界面，也不论界面两侧折射率的大小如何，s 分量和 p 分量的透射系数总是取正值，因此，折射光相对于入射光总是同相位。
rp tp A '1 p A1 p A2 p A1 p tg (1 2 ) n2 cos 1 n1 cos 2 = (64a) tg (1 2 ) n2 cos 1 n1 cos 2 2sin 2 cos 1 2n1 cos 1 = (64b) sin(1 2 ) cos(1 2 ) n2 cos 1 n1 cos 2
k1
E '1s
k '1
H '1p
1
2
1 '1
O
A2 s 1 ts (59b) A1s n1 cos n2 cos 1 2
பைடு நூலகம்
2
n1
cos 1
2
E2s
1
2
H 2p k 2
利用类似方法，可以推出 p 分量的反射系数和透射系数表示式
n2 cos 1 cos 1 2 n1 cos 2 cos 2 (63a)
H '1s
E2p
O
2
H 2s k 2
所以，在入射点处，合成的反射光矢量 E’ 1和入射光场 E1 同向，没有发生相位发生突变，或半波损失。
掠入射的情况
光密介质传播到光疏介质界面

光在电介质表面的反射和折射学习笔记

n1 n1
cos i2 cos i2
E1P
tan(i1 tan(i1
i2 ) i2 )
E1P，
Page 278
E2 p

n2
2n1 cos i1 cos i1 n1 cos i2
E1 p
2 sin i2 cos i1 sin(i1 i2 ) cos(i1 i2 )
E1p ,
E1s
n1 cos i1 n1 cos i1
式中各场分量是瞬时值，也可看成复振幅，因为它们的时间频率是相同的。
振幅反射率： rp E1p / E1p
强度反射率：能流反射率：
Rp
I1p I1 p
rp
2
p
W1p W1 p
Rp
~rs E~1s / E~1s
Rs
I1s I1s
rs
2
W1s W1s
Rs
Page 279 表6-1
WI S
起偏：当 i iB 时反射光是线偏振的，可用来起偏。
但单次反射的反射光强太低（只占15％），而且方
向发生变化，使用不方便。因此更多利用i i0时的折射
光起偏，并采用玻璃片堆增大透射光的偏振度。
······iB
线偏振光
························
玻璃
片堆
接近是线偏振光
tan(i1 i2 ) 0 sin(i2 i1) 0
（2）内反射： n1 n2 i1 i2
iC arcsin(n2 n1) arctan(n2 n1) iB
结论：在布儒斯特角处尚未发生全反射，此时P分量有相位突变
i1 iC
p
2 arctan n1 n2

光在两介质分界面上的反射与折射.ppt

A1 exp A1 ' exp A2 exp
iii(((kkk12'1rrr1t2')t1)t
)
§1-7 光在两个介质面上的
反射和折射
注：
1.位置矢量的原点可选取为分界面上的某点O；
2.由于三个波的初位相可以不同，故振幅一般为复数；
3.介质1中的电场强度是入射波和反射波
则电：场应强用度边之值和关。系：n
为
，
在介质1、2中光波的位相速度分别为
则：由
n
k1
θ1 θ΄1
k΄1
1
o 2
界面
θ2 k2
n
k1
θ1 θ΄1
k΄1
1
o
界面
2
在界面上的投影相等。 θ2 k2 由三角函数和矢量关系可知：
则有：即为入射角等于反射角――反射定律；
即为折射定律
§1-7 光在两个介质面上的反射和折射
这样，我们就解决了平面光波在两个介质分界面上的传播方向问题。
0
0
把上式代入磁场边界条件表达式，可以得到关于三个电场振幅的另一个关系式：
n E n E n E cos
cos
cos
1 1s
1 1 1s
1
2 2s
2
联立两个关于E分量的方程，
§1-7光在两个介质分界面上的
反射和折射
则
E E E 1s
1s
2s
n E n E n E cos
cos
E1s E1s E2s
为了解出两个未知量，还需利用磁场的边
界条件：
H H H cos cos cos
1p
1
1p

6-2 光在电介质表面的反射和折射菲涅耳公式A

（1）折射光的相位跃变）（2）反射光的相位跃变）
′ δ p = −arg rp δs′ = −arg rs δ p = −argt p δs = −argts
§2 光在电介质表面的反射和折射菲涅耳公式
第六章偏振
A:折射光永远无相移 A:折射光永远无相移由 ~= tp
2n1 cos i1 2n1 cos i1 ~= ts n2 cos i1 + n1 cos i2 n1 cos i1 + n2 cos i2
i1 < iB i1 = iB
i1 > iB
时
i1 + i2 < 90
o
rp > 0, δp = 0 rp = 0
rp < 0, δp = π
时 i1 + i2 = 90
o
i1 + i2 > 90o 时
§2 光在电介质表面的反射和折射菲涅耳公式
第六章偏振
（2）内反射 S光 P光
n1 > n2 , i1 < i2
rs > 0, δs = 0
i1 < iB i1 = iB iC > i1 > iB
i1 > iC
rp < 0, δp = π rp = 0 rp > 0, δp = 0
全反射
（
§2 光在电介质表面的反射和折射菲涅耳公式
第六章偏振
有些情况下，有些情况下，界面反射波的电矢量相对入射波可能发生方向反转，生方向反转，这种反转相当于产生了相位跃变 ± π 为使相位和光程之间的正比关系任然成立，为使相位和光程之间的正比关系任然成立，引入
{
{

什么是光的反射和折射

什么是光的反射和折射光的反射和折射是物理学中的基本概念，涉及到光在不同介质中传播时的现象。

下面将分别对光的反射和折射进行详细的介绍。

一、光的反射光的反射是指光线在传播过程中遇到障碍物被反射出去的现象。

光线传播到两种不同介质的表面上时，会发生反射现象。

例如，光线传播到平面镜、球面镜等光滑的表面上时，会发生反射。

1.反射定律：反射定律是描述光的反射现象的基本规律，包括以下三个方面的内容：（1）入射光线、反射光线和法线在同一平面内；（2）入射光线和反射光线分居在法线的两侧；（3）入射角等于反射角。

2.镜面反射和漫反射：根据反射面的不同，光的反射分为镜面反射和漫反射。

镜面反射是指光线射到光滑表面上的反射，如平面镜、球面镜等。

漫反射是指光线射到粗糙表面上的反射，如光线照到地面上、物体表面等。

二、光的折射光的折射是指光线在传播过程中，从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象。

光线传播到两种不同介质的界面时，会发生折射。

1.折射定律：折射定律是描述光在介质界面折射现象的基本规律，包括以下三个方面的内容：（1）入射光线、折射光线和法线在同一平面内；（2）入射光线和折射光线分居在法线的两侧；（3）入射角和折射角之间满足正弦定律：n1sin(θ1) = n2sin(θ2)，其中n1和n2分别为入射介质和折射介质的折射率，θ1和θ2分别为入射角和折射角。

2.斯涅尔定律：斯涅尔定律是光的折射现象的另一种表达方式，即入射光线、折射光线和法线三者之间的夹角关系：cos(θ1)/cos(θ2) = n2/n1。

3.正常折射和全反射：当光线从光密介质进入光疏介质时，折射角小于入射角，这种折射现象称为正常折射；当光线从光密介质进入光疏介质时，折射角大于90°，这种现象称为全反射。

通过以上介绍，我们可以了解到光的反射和折射是光在传播过程中遇到不同介质时产生的现象，它们遵循相应的定律和规律。

这些知识点对于中学生来说，是光学学习的基础内容，对于深入理解光的传播和光学设备的工作原理具有重要意义。