全反射全折射a課件

1、波的折射現(xiàn)象： 當(dāng)入射波以某一角度入射時(shí)，入射波在分界面處全部透射于第二種媒質(zhì)中，不發(fā)生反射的現(xiàn)象。 1 .對(duì)平行極化波的情況： 布儒斯特角或偏振角若或：2.對(duì)垂直極化波的情況但由于 ，因此 。結(jié)論：垂直極化波斜入射時(shí)，不可能發(fā)生全透射現(xiàn)象。折射定律： 布儒斯特角b ：使平行極化波的反射系數(shù)等于0 的角。垂直極化波/40.20.40.60.81.0/20.0透射系數(shù)反射系數(shù)平行極化波/4/20.20.40.60.81.00.0透射系數(shù)反射系數(shù) 反射系數(shù)為零，發(fā)生全折射現(xiàn)象，對(duì)應(yīng)的入射角稱為布儒斯特角： 全折射現(xiàn)象只有在平行極化波的斜入射時(shí)才會(huì)發(fā)生； 如果電磁波以任意極化方式并以布儒斯特角入射，

2、由于只有平行極化波在入射角等于布儒斯特角時(shí)的反射才等于零，則反射波中只有垂直極化波。這就是極化濾除效應(yīng)。 一般的平面波以布儒斯特角入射時(shí)情況如何？請(qǐng)問(wèn)：一圓極化波布儒斯特角斜入射時(shí)，反射波是什么極化方式？小結(jié)全折射和布儒斯特角平行極化波發(fā)生全透射。當(dāng)ib 時(shí)，R/ = 0 全折射現(xiàn)象：反射系數(shù)為0 無(wú)反射波。 布儒斯特角（非磁性媒質(zhì)） ： 討論 產(chǎn)生全折射時(shí)， 。 在非磁性媒質(zhì)中，垂直極化入射的波不會(huì)產(chǎn)生全透射。 任意極化波以ib 入射時(shí)，反射波中只有垂直極化分量 極 化濾波。二、全反射與臨界角概念：反射系數(shù)的模等于 1 的電磁現(xiàn)象稱為全反射。條件：（非磁性媒質(zhì)，即 ）問(wèn)題：電磁波在理想導(dǎo)體表

3、面會(huì)產(chǎn)生全反射，在理想介質(zhì)表面也 會(huì)產(chǎn)生全反射嗎？1.全反射的條件由折射定律可知：當(dāng) 時(shí)，必然有 。臨界角如果入射角增大到某個(gè)角度時(shí)，恰好使 ，則：全反射：當(dāng) 時(shí)，介質(zhì)2中沒有透射波的現(xiàn)象。1.全反射的條件何時(shí)發(fā)生全反射，使 ？，則若 ：-Critical angle 臨界角即結(jié)論產(chǎn)生全反射的條件為：當(dāng) ，無(wú)論平行極化波或垂直極化波，都將發(fā)生全反射（ ）。條件： ，要求 ，電磁波由光密媒質(zhì)入射到光疏媒質(zhì)。2. 對(duì)全反射的進(jìn)一步討論 i c 時(shí)，相應(yīng)地，媒質(zhì)2中折射波的z向指數(shù)因子化為可見，這里 為虛數(shù)，代表一個(gè)運(yùn)算因子，不是實(shí)空間的透射波傳播方向。此時(shí)取“”號(hào)，代表z向衰減因子。三、表面波與光

4、纖通信研究垂直極化波全反射時(shí)場(chǎng)分布特點(diǎn)媒質(zhì)1中的場(chǎng)分布 (1) 波的幅度沿z向呈駐波分布(2)波沿x向傳播，且沿x向的幅度沒有變化。(3)場(chǎng)強(qiáng)沿z向變化，所以它是非均勻平面波。(4)等幅面（z=const）與等相面（x=const）相互垂直。圖6.4-3 全反射時(shí)垂直極化波電場(chǎng)的場(chǎng)分布 媒質(zhì)2中的場(chǎng)分布 透射系數(shù)代入及全反射透射波沿著z向按照指數(shù)規(guī)律衰減，電磁波集中在界面附近，稱為表面波。式中衰減系數(shù)得到z表面波分界面稠密媒質(zhì)zxO稀疏媒質(zhì)由于沿x方向相位常數(shù)在全反射時(shí)所以沿傳播方向x向的相速小于媒質(zhì)2中的相速，總是小于光速，因此稱為慢波。該波沿界面方向傳播，是一種“導(dǎo)行電磁波” ，光纖通信正

5、是利用這種導(dǎo)波傳輸?shù)摹９氏嗨賵D6.4-5 光纖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 例6.3.3 一平面波從介質(zhì)1 斜入射到介質(zhì)與空氣的分界面，試計(jì)算：（1）當(dāng)介質(zhì)1分別為水r 81、玻璃r 9 和聚苯乙烯r 1.56 時(shí)的臨界角c ；（2）若入射角i = b ，則波全部透射入空氣。上述三種介質(zhì)的i =？ 解：水玻璃聚苯乙烯介質(zhì)臨界角 布儒斯特角例6.4-1 圖6.4-6中 n1=1.468，n2=1.464，問(wèn)：入射光波的入射角多大，可使入射光波在纖芯界面間來(lái)回全反射而形成導(dǎo)波？ 圖6.4-6 光纖中的子午射線 解 為在纖芯界面處產(chǎn)生全反射，要求 由折射定律， 臨界值 ，得 例6.4-2 解 (a)(b)一線極化平面波

6、由淡水 入射于水空氣分界面上，入射波電場(chǎng)矢量與入射面的夾角為 。試求：(a)入射角 時(shí)反射波只有垂直極化波分量；(b)此時(shí)反射波得實(shí)功率是入射波的百分之幾？(c)若使入射平面波的實(shí)功率全部反射回水中，入射角應(yīng)取多大(d)采用下圖坐標(biāo)系，寫出入射波和反射波的電場(chǎng)強(qiáng)度復(fù)矢量表示式。 (設(shè)入射波電場(chǎng)強(qiáng)度振幅為 ，平行極化和垂直極化波反射系數(shù)分別為 。)(d)作業(yè) 6.4-1,6.4-3(c)電磁波的應(yīng)用在發(fā)現(xiàn)電磁波不到6年，利用電磁波的技術(shù)，如雨后春筍般相繼問(wèn)世。無(wú)線電報(bào)（1894年）無(wú)線電廣播（1906年）無(wú)線電導(dǎo)航（1911年）無(wú)線電話（1916年）短波通信（1921年）無(wú)線電傳真（1923年）電視（1929年）微波通信（1933年）