物理光学-全反射.ppt

全反射入射角大于临界角的光线发生全反射如前所述，光由光密介质射向光疏介质(n1>n2)时，
产生全反射的临界角c满足下述关系：此时，折射定律n1sin1=n2sin2不再成立。但是，为了能够将菲涅耳公式应用于全反射的情况，在形式上仍然要利用关系式将(166)式代入菲涅耳公式，得到复系数1.反射波由上式可见，发生全反射时，反射光强等于入射光强,而反射光的相位变化较复杂，大致规律如图所示。应特别指出，在全反射时，反射光中的s分量和p分量的相位变化不同，它们之间的相位差取决于入射角1和二介质的相对折射率n，由下式决定：例如，图所示的菲涅耳菱体就是利用这个原理将入射的线偏振光变为圆偏振光的。对于图示之玻璃菱体(n=1.51)，当1=54037(或48037)时，有Δ=450。因此，垂直菱体入射的线偏振光，若其振动方向与入射面的法线成450角，则在菱体内上下两个界而进行两次全反射后，s分量和p分量的相位差为900，因而输出光为圆偏振光。下图画出了几种不同值相应的椭圆偏振态。实际上，线偏振态和圆偏振态都是椭圆偏振态的特殊情况。2.衰逝波2.衰逝波2.衰逝波由此可以说明，在前面的讨论中，只有cos2取虚数形式，(166)式取正号。才可以得到这个客观上存在的衰逝波。沿x方向传播的速度为定义衰逝波沿z方向衰减到表面强度1/e处的深度为衰逝波在第二个介质中的穿透深度。穿透深度z0很容易由发生全反射时，光由第一个介质进入第二个介质的能量入口处和返回能量的出口处，相隔约半个波长，即如图所示，存在一个横向位移，此位移通常称为古斯一哈思斯位移。在光电子技术中，光纤通信和光纤传感是非常重要的应用领域，而在光纤中的传光原理，正是基于全反射现象。光纤是如图所示的圆柱形光波导，由折射率为n1的纤芯和折射率为n2的包层组成，且有n1>n2。当光线在子午面内由光纤端面进入光纤纤芯，并以入射角
射到纤芯和包层界面上时，如果入射角大于临界角
c，将全反射回到纤芯中，直至从另一端折射输出。根据全反射的要求，对于光纤端面上光线的入射角，存在一个最大角M，它可根据全反射条件，由临界角关系求出：通常将n0sinM称为光纤的数值孔径(NA)，显然，数值孔径表示式为利用全反射现象可以制成测量液面高度的光纤液面计，其原理结构如图所示。光源发出的光由光纤辐合进棱镜，经棱镜全反射后由另一根光纤输入光电探测器。1、字体安装与设置