光學第三章介質(zhì)界面光學與近場光學顯微鏡課件

第三章介質(zhì)界面光學與近場光學顯微鏡第三章介質(zhì)界面光學與近場光學顯微鏡1第三章介質(zhì)界面光學與近場光學顯微鏡介質(zhì)界面光學菲涅耳公式全反射近場光學顯微鏡金屬光學波在導體中的傳播金屬面的反射和折射金屬光學常數(shù)電子論初探金屬膜理論第三章介質(zhì)界面光學與近場光學顯微鏡介質(zhì)界面光學2頻率、振幅、相位、偏振態(tài)、傳播方向能流分配、相位變更、偏振態(tài)變化、傳播方向、頻率變化光波（橫波）頻率、振幅、相位、能流分配、光波（橫波）33.1菲涅耳公式3.2反射率和透過率3.3反射光的相位變化3.4反射光的偏振態(tài)3.5全反射時的透射場—隱失波3.6近場掃描光學顯微鏡介質(zhì)界面光學3.1菲涅耳公式介質(zhì)界面光學43.1菲涅耳公式3.2反射率和透過率3.3反射光的相位變化3.4反射光的偏振態(tài)3.5全反射時的透射場—隱失波3.6近場掃描光學顯微鏡介質(zhì)界面光學3.1菲涅耳公式介質(zhì)界面光學5光波遇到兩種材料分界面時，將發(fā)生反射和折射。作為一種橫波，光波帶有頻率、振幅、相位、偏振和傳播方向諸多特性。

全面考察光在界面反射折射時的傳播規(guī)律，應包括傳播方向、能流分配、相位變更和偏振態(tài)變化等幾個方面的內(nèi)容。3.1菲涅耳公式（Fresnelformula）—界面反射和折射時的傳播規(guī)律幾何光學—傳播方向波動光學光波遇到兩種材料分界面時，將發(fā)生反射和折射。3.1菲涅耳公6電磁場邊值關(guān)系(boundaryconditions)電磁場邊值關(guān)系由麥克斯韋積分方程給出，其反映了電磁場在兩種介質(zhì)分界面處的突變的規(guī)律。電磁場邊值關(guān)系(boundaryconditions)電7電位移矢量法線分量連續(xù)電場強度矢量切線分量連續(xù)磁感應強度矢量法線分量連續(xù)磁場強度切線分量連續(xù)在絕緣介質(zhì)界面，無自由電荷和傳導電流光是電磁波，在界面處的入射光、反射光和折射光的復振幅矢量滿足邊值關(guān)系。由邊值關(guān)系可以推導出菲涅耳公式。從線偏振單色平面波入手…電位移矢量法線分量連續(xù)電場強度矢量切線分量連續(xù)磁感應強度矢量8特征振動方向和局部坐標架界面反射和折射時的電場矢量和光傳播方向的空間取向。

Eparallelto/perpendiculartotheplane-of-incidence

p和s為特征振動方向?？梢詷?gòu)成一個局部的坐標架，我們約定：特征振動方向和局部坐標架界面反射和折射時的電場矢量和9為什么選擇p和s為特征振動方向？思考題：利用邊界條件證明上面的結(jié)論。在光波遇到界面發(fā)生反射和折射的物理過程中，p振動與s振動是兩個特征振動。如果入射光的電矢量只有p振動，則反射光和折射光中也只有p振動;如果入射光的電矢量只有s振動，則反射光和折射光中也只有s振動。換句話說，p振動與s振動之間互不交混，彼此獨立，各有自己不同的傳播特性。為什么選擇p和s為特征振動方向？思考題：利用邊界條件證明上面10E2yE2pnE2ptZxE1ptE1pnE1yE’1ptE’1pnE’1yi1i2菲涅耳公式(Fresnelequations)電位移矢量法線分量連續(xù)電場強度矢量切線分量連續(xù)E1pE’1pE2pE2sE1sE’1sE2yE2pnE2ptZxE1ptE1pnE1yE’1ptE11求解得：也可以形象地用作圖說明：邊界關(guān)系要求：電場矢量不垂直于光傳播方向。同理可證明p偏振入射光的反射折射光只能是p偏振。請同學們自己推導。入射光為s偏振E1p=0E’1p=E2p=0，即反射光和折射光僅為s偏振。E2sE2nE2xZxE1sE’1xE’1nE’1sE’1p求解得：也可以形象地用作圖說明：邊界關(guān)系要求：電場矢量不垂12*菲涅耳公式

在光頻段，高頻率條件下，介質(zhì)的磁化機制幾乎凍結(jié)，故磁導率1，于是介質(zhì)光學折射率附加磁場邊界條件，可以推得，請同學們課下推導。*菲涅耳公式在光頻段，高頻率條件下，介質(zhì)附加磁13菲涅耳公式成立條件：適用于絕緣介質(zhì)，無表面自由電荷和傳導電流。適用于各向同性介質(zhì)。適用于光學線性介質(zhì)（弱光強），滿足D=0E適用于平面波在光頻段，頻率高，介質(zhì)的磁化機制幾乎凍結(jié)，磁導率1，于是介質(zhì)光學折射率實際光束，平面波組成的波包。物理，2012，41(6)：374-381“光自旋霍爾效應及面內(nèi)光自旋分離”菲涅耳公式成立條件：適用于絕緣介質(zhì)，無表面自由電荷和傳導電流143.1菲涅耳公式3.2反射率和透過率3.3反射光的相位變化3.4反射光的偏振態(tài)3.5全反射時的透射場—隱失波3.6近場掃描光學顯微鏡介質(zhì)界面光學3.1菲涅耳公式介質(zhì)界面光學153.2反射率和透射率本節(jié)講解菲涅耳公式的應用，包含如下內(nèi)容：?復振幅反射率和透射率，?光強反射率和透射率，?光功率反射率和透射率，?布儒斯特角，?玻片組透射光的偏振度，?斯托克斯倒逆關(guān)系3.2反射率和透射率本節(jié)講解菲涅耳公式的應用，包含如下內(nèi)容16?復振幅反射率和透射率由菲涅耳公式推導出復振幅反射率和透射率，它們包含了實振幅比值和相位差值：?復振幅反射率和透射率由菲涅耳公式推導出復振幅反射率17例題2

導出正入射時的復振幅反射率和透射率。令i1=i2=0代入復振幅反射率和透射率公式，得空氣—玻璃界面，n1=1,n2=1.5例題2導出正入射時的復振幅反射率和透射率。空氣—玻璃界面18E2yE2nE2xZxE1xE1nE1yE’1xE’1nE’1yi1i2對p光，若rp>0,正入射時表示反射光振動方向與入射方向相反，即反射光位相變化180度對s光，若rs<0,正入射時表示反射光振動方向與入射方向相反，即反射光位相變化180度

所以，結(jié)果是統(tǒng)一的?？諝狻ＡЫ缑妫琻1=1,n2=1.5E2yE2nE2xZxE1xE1nE1yE’1xE’1nE’19當n1=1,n2=1.5：當n1=1.5,n2=1：問題：

當n1>n2時，tp=ts>1,是否違背光能流守恒？

關(guān)于這個問題我們引進光強反射率和透射率，及光功率反射率和透射率n1=1.0n2=1.5tpts當n1=1,n2=1.5：當n1=1.5,n2=1：問題：n20?光強反射率和透射率光強I=nE02，光強反射率和透射率：?光強反射率和透射率光強I=nE02，光強反射率和透射率21例題：一束光以60°的入射角入射，其光強反射率和透射率？（n1=1,n2=1.5)注意：對于斜入射的光原因是：光強I是光功率面密度，其單位是為瓦/米2(W/m2)。若考慮光功率應該記及光強和正截面兩個因素。例題：一束光以60°的入射角入射，其光強反射率和透射率？（n22?光功率反射率和透射率i1?S1?S1i1i2?S2i2?光功率反射率和透射率i1?S1?S1i1i2?S2i223光功率守恒：定義光功率反射率和透射率：面積因子光功率守恒：定義光功率反射率和透射率：面積因子24復振幅反射率和透射率復振幅反射率和透射率25反射率/透射率P分量S分量振幅反射率強度反射率功率反射率振幅透射率強度透射率功率透射率反射率和透射率：反射率/透射率P分量S分量振幅反射率強度反射率功率反射率振幅26E2yE2pnE2ptZxE1ptE1pnE1yE’1ptE’1pnE’1yi1i2E1pE’1pE2pE2sE1sE’1s1E1p入射面(x,z)E1E1s’1E’1p入射面(x,z)E’1E’1s2E2p入射面(x,z)E2E2s線偏振光可以分解為p和s分量，其振動的方位角或偏振角為，即光矢量與入射面之夾角E2yE2pnE2ptZxE1ptE1pnE1yE’1ptE27100%4%n1=1.5n2=1.0RsRpiC/20iB?布儒斯特角(Brewster’sangle)

根據(jù)以上講的光強反射率和入射角的關(guān)系公式可以得出光強反射率曲線：1.00.80.60.40.20-0.2-0.4-0.6-0.8-1.0rsrp0iBn1=1.0n2=1.5/24%15%n1=1.0n2=1.5RsRpiB/20100%iB:布儒斯特角iC:臨界角/21.00.80.60.40.20-0.2-0.4-0.6-0.8-1.0rsrp0n1=1.5n2=1.0iCiB？100%4%n1=1.5RsRpiC/20iB?布儒斯特28i

B+

=90on2iBiB布儒斯特角n1布儒斯特角外腔式激光管加裝布儒斯特窗：···········iBiB·激光輸出布儒斯特窗M1M2··iBiBiB+=90on2iBiB布儒斯特角n1布儒斯特角29?玻片組透射光的偏振度

利用p光和s光的光強反射率、折射率不同的特性，使用玻片組可以或得比較高偏振度的偏振光：注：偏振度的定義：一玻片組成為透射起偏器iB15%s光自然光偏振度8%p光16層偏振度~90%空氣層?玻片組透射光的偏振度利用p光和s光的光強反30AstackofplatesatBrewster'sangletoabeamreflectsoffafractionofthes-polarizedlightateachsurface,leavingap-polarizedbeam.FullpolarizationatBrewster'sanglerequiresmanymoreplatesthanshown.AstackofplatesatBrewster'31在拍攝玻璃窗內(nèi)的物體時，去掉反射光的干擾未裝偏振片裝偏振片在拍攝玻璃窗內(nèi)的物體時，去掉反射光的干擾未裝偏振片裝偏振片32光學第三章介質(zhì)界面光學與近場光學顯微鏡課件33?斯托克斯倒逆關(guān)系(Stokes’reversiblerelation)

斯托克斯倒逆光路方法巧妙地解決了n1/n2界面復振幅反射折射率（）和n2/n1界面復振幅反射折射率（）的關(guān)系。圖中顯示反射光行波和折射光行波均被抵消，當然另外兩列光行波(1，rr，tt’)和(rt，r’t)也不復存在。n1n2n1i1i111n1n2斯托克斯倒逆關(guān)系?斯托克斯倒逆關(guān)系(Stokes’reversible343.1菲涅耳公式3.2反射率和透過率3.3反射光的相位變化3.4反射光的偏振態(tài)3.5全反射時的透射場—隱失波3.6近場掃描光學顯微鏡介質(zhì)界面光學3.1菲涅耳公式介質(zhì)界面光學353.3反射光的相位變化一反射光的相移變化曲線二例題—菲涅耳棱鏡產(chǎn)生圓偏振光三反射光的相位突變問題四維納實驗3.3反射光的相位變化一反射光的相移變化曲線36①反射光的相位變化曲線相移因子的原始含義為：E2與E1同相位透射光反射光①反射光的相位變化曲線相移因子的原始含義為：E2與E1同相371.當=0，復振幅反射率為正實數(shù)，表明反射光振動態(tài)與局部坐標架(p,s)方向一致。2.當=，復振幅反射率為負實數(shù)，表明反射光振動

態(tài)與局部坐標架(p,s)方向相反。3.當0或，復振幅反射率為復數(shù)，表明反射光振動

態(tài)介于局部坐標架(p,s)之間，入射光為線偏振，

反射光則為橢圓偏振。1.當=0，復振幅反射率為正實數(shù)，表明反射光振動38反射光的相移變化曲線：n1n2（1）n1n2，

n12<1,光疏介質(zhì)到光密介質(zhì)，相移變化比較簡單，=0或者，如圖：與局部坐標架相反與局部坐標架相反n1n2反射光的相移變化曲線：n1n2（1）n1n2，n1239（2）n1n2，

n121,即光密到光疏，情況比較復雜，當入射角大于全反射臨界角，相移因子由0連續(xù)變至n1n2與局部坐標架相反n1n2（2）n1n2，n121,即光密到光疏，情況比較復雜，40入射角大于全反射角：i2角度的大小和意義?入射角大于全反射角：i2角度的大小和意義?41以上相移因子和入射角關(guān)系公式的推導：當入射角i1ic時，按照折射定律在形式上得：所以：令：以上相移因子和入射角關(guān)系公式的推導：當入射角i1ic時，按42令：于是：求得相移因子：注意：在基元波函數(shù)復數(shù)形式表示里，我們約定了相位的正負號；實際相位超前取負號，落后取正號，這個約定源于我們選用了e-it實際相位差應是上述值的負值，即令：于是：求得相移因子：注意：實際相位差應是上述值的負值，即43②例題--菲涅耳棱鏡產(chǎn)生圓偏振光設(shè)玻璃折射率n1=1.51，空氣的折射率n2=1.0，以入射角i1=51o20

入射一線偏振光，且偏振方向與入射面成45o夾角，相位1p1s=0。即在入射光局部坐標架(p1,s1)看來入射光是兩個等相位和正交振動的合成，試分析反射光的偏振態(tài)。n=1.51i=5437’iiii②例題--菲涅耳棱鏡產(chǎn)生圓偏振光設(shè)玻璃折射率n1=44首先判斷入射角是否大于全反射臨界角：入射角大于臨界角，所以使用下面的公式計算相移量：結(jié)果得：所以：首先判斷入射角是否大于全反射臨界角：入射角大于臨界角，所以使45

結(jié)論：因為入射角大于臨界角，所以實振幅反射率rs和rp等于1，故反射光為內(nèi)正切于正方形邊框的左旋斜橢圓偏振光。

適當調(diào)整入射角，使得=45o，在菲涅耳棱鏡里發(fā)生兩次全反射，s和p光的相位差為2=90o，所以出射光為左旋圓偏振光。n=1.51i=5437’iiii1p1s=0結(jié)論：因為入射角大于臨界角，所以實振幅反射率n=1.5146③反射光的相位突變問題結(jié)論對確定入射光和反射光的干涉場非常有用。半波損失(half-waveloss)：

在反射點入射光和反射光的線偏振態(tài)恰巧相反，

也就是說相位相差(aphaseshiftofradians)。

正入射或掠入射(1)正入射時： n1<n2,

有；

n1>n2,沒有。(2)掠射時：

無論n1>n2還是n1<n2，均有。③反射光的相位突變問題結(jié)論對確定入射光和反射光的干涉場非常47(1)正入射時： n1<n2,

有；

n1>n2,沒有。pskpsk(2)掠入射時：

無論n1>n2還是n1<n2，均有。pskn1<n2局部坐標架n1<n2n1>n2n1<n2n1>n2(1)正入射時：pskpsk(2)掠入射時：pskn1<n24812n1n2n3薄膜上下界面反射的光束1和2傳播方向一致，考察它們之間的相位差。當n1>n2<n3或n1<n2>n3，要計入相位突變，實際光程差為：ii.當n1>n2>n3或n1<n2<n3，不計入相位突變，實際光程差為：對于入射角大于布儒斯特角的情況，請同學們課下分析。(3)斜入射時：結(jié)論（限于入射角小于布儒斯特角）（此時反射光和入射光傳播方向不一致）12n1n2n3薄膜上下界面反射的光束1和2傳播當n1>n249例題：一微波檢測器安裝在高出湖面h=0.5米處，一顆射電星體發(fā)射波長為=21厘米的微波,星體自水平面徐徐升起，微波檢測器依次出現(xiàn)信號極大和極小，問當出現(xiàn)第一個極大時，星體相對于水平面的仰角？CB射電星體因為是掠入射，所以要考慮相位突變，故實際光程差為：當出現(xiàn)第一個極大時，L=，于是：例題：一微波檢測器安裝在高出湖面h=0.5米處，一顆射電星體50

光與物質(zhì)的相互作用，本質(zhì)上是光與電子的相互作用，運動的電子既有電荷亦有磁矩。

光是電磁波，在光與電子的相互作用中，是電場起主要作用，還是磁場起主要作用，還是電場和磁場起等同的作用？維納實驗回答了這個問題。④維納實驗光與物質(zhì)的相互作用，本質(zhì)上是光與電子的相互作用，運動511890，OttoWiener1890，OttoWiener52維納駐波實驗(1890年)維納駐波實驗(1890年)53

光疏到光密，正入射的反射光的電場矢量有半波損失，而磁場矢量沒有。

在a0點觀察到的是暗紋，確定和乳膠相互作用過程中起作用的是光波的電矢量。ABa0A—乳膠面，B—鏡面虛線表示暗場(面)光疏到光密，正入射的反射光的電場矢量有半波ABa0A54維納進一步作了更令人信服的實驗：對于s光，記錄到明暗條紋對于p光，記錄到均勻黑度證明乳膠感光是電場所致，而磁場沒有起作用。原子物理學從理論上估算，光波中作用于電子電荷上電場力遠遠大于作用于電子磁矩的磁場力。線偏振光維納進一步作了更令人信服的實驗：對于s光，記錄到明暗條紋對于553.1菲涅耳公式3.2反射率和透過率3.3反射光的相位變化3.4反射光的偏振態(tài)3.5全反射時的透射場—隱失波3.6近場掃描光學顯微鏡介質(zhì)界面光學3.1菲涅耳公式介質(zhì)界面光學56３.４反射光的偏振態(tài)

反射光的偏振態(tài)和入射光的偏振態(tài)、入射角和介質(zhì)的折射率有關(guān)。舉一特例—自然光入射（光疏到光密）３.４反射光的偏振態(tài)反射光的偏振態(tài)和入射光的偏振態(tài)57幾個常用結(jié)果：正入射時，若入射光為左旋偏振光，反射光為右旋偏振光，既適用于光疏到光密，也適用于光密到光疏。入射角等于布儒斯特角，反射光為s偏振光。當入射角大于全反射臨界角，若入射角為線偏振光（非s、非p偏振），反射光為橢圓偏振光。幾個常用結(jié)果：583.1菲涅耳公式3.2反射率和透過率3.3反射光的相位變化3.4反射光的偏振態(tài)3.5全反射時的透射場—隱失波3.6近場掃描光學顯微鏡介質(zhì)界面光學3.1菲涅耳公式介質(zhì)界面光學59問題提出

導出隱失波函數(shù)隱失波的穿透深度

隱失波的特點隱失波場的能流分析

隱失波實驗現(xiàn)象與應用。古斯-哈恩森位移3.5全反射時的透射場—隱失波問題提出3.5全反射時的透射場60全反射？問題：當入射角大于臨界角，出現(xiàn)全反射現(xiàn)象，實驗觀測和理論計算均證認，此時反射光強等于入射光強，即光強全反射確實成立。這是否意味著，此時透射光場為零?

如果透射光場為零，顯然不能滿足光波場(電磁場)的邊值關(guān)系。全反射時的透射區(qū)中究竟如何？全反射？問題：當入射角大于臨界角，出現(xiàn)全反射現(xiàn)象，61界面折射公式：（折射光和反射光同在入射面內(nèi)）折射光波i1i2zx界面折射公式：（折射光和反射光同在入射面內(nèi)）折射光波i1i262當時，入射角小于臨界角，k2z為實數(shù)，當透射場的波函數(shù)為：隱失波，evanescentwave衰逝波，瞬逝波時，k2z為虛數(shù)，也就是介質(zhì)2中有一列折射行波。i1i2zx當時，入射角小于臨界角，k2z為實數(shù)，當透射場的波函數(shù)為：隱63隱失波的特點：1.穿透深度隱失波的穿透深度：使振幅衰減為原來的l/e的深度數(shù)值舉例：隱失波的穿透深度為波長量級。隱失波的特點：1.穿透深度隱失波的穿透深度：數(shù)值舉例：隱失64(2)波動性僅沿界面x方向為行波，而沿縱z方向無波動性。隱失波的等幅面與等相面并不一致，兩者恰巧正交。x方向行波的傳播速度：介質(zhì)2中存在的隱失波，其速度和波長竟決定于介質(zhì)I中的行波速度和波長，且與入射角有關(guān)。凡是等相面與等幅面不重合一致的波，通稱為非均勻波(inhomogeneouswave).(2)波動性x方向行波的傳播速度：介質(zhì)2中存在的隱失波，其65隱失波不是單純的橫波：于是：既有縱波成分，也有橫波成分，兩者相位差2.思考題：如果入射光是s偏振，分析隱失波的縱波和橫波成分.隱失波不是單純的橫波：于是：既有縱波成分，也有橫波成分，兩者66（3）隱失波的能流分析得：均勻介質(zhì)空間中麥克斯韋方程組（3）隱失波的能流分析得：均勻介質(zhì)空間中麥克斯韋方程組67相位分別差以簡諧波函數(shù)為例，求S2z對時間的平均：隱失波不具有輻射場的性質(zhì)，是一種局域性的波場。相位分別差以簡諧波函數(shù)為例，求S2z對時間的平均：隱失68隱失波不具有輻射場，即如何從菲涅耳公式和能量守恒直接推導？提示：全反射時，s和p光的復振幅反射率為：思考題：隱失波不具有輻射場，即如何從菲涅耳公式和能量守恒直接推導？提69全反射的一些應用：全反射的一些應用：702倍旋轉(zhuǎn)平行光直角道威斜方（菱形）五角阿米西波羅2倍旋轉(zhuǎn)平行光直角道威斜方五角阿米西波羅71隱失波實驗現(xiàn)象與應用1.光學隧道效應通過隱失波場的耦合可改變行波的能流分配。photonictunnelingeffects光波導的耦合光波導輸入輸出隱失波實驗現(xiàn)象與應用1.光學隧道效應通過隱失波場的耦合可改變72LMTong,Nature426,816-819(2003)納米光纖隱失波波導波實現(xiàn)最小尺度：50nma,Schematicdiagramforlaunchinglightintoasilicawireusingevanescentcoupling.b,Opticalmicroscopeimageofa390-nm-diametertapercouplinglightintoa450-nm-diametersilicawire.c,Long-timeexposuremicrographof633-nmwavelengthlightguidedbya360-nm-diametersilicawireinair,andinterceptedbya3-mguidingwireontheright.d,Opticalmicroscopeimageof633-nm-wavelengthlightguidedbya550-nm-diametersilicawirewithitslefthalfsuspendedinairanditsrighthalfplacedonaMgF2crystal.e,Measuredopticallossofsilicawiresat633nm(filledbluecircles)and1,550nm(filledyellowcircles).f,Opticalmicroscopeimageof633-nmlighttravellingthroughasharpbendwitharadiusof5.6mina510-nm-widesilicawire.LMTong,Nature426,816-819(273古斯-哈欣位移有限截面的光束從光密介質(zhì)1進入光疏介質(zhì)2發(fā)生全反射時，反射光束相對于入射光束沿界面產(chǎn)生Goos-H?nchen位移。定性解釋：入射角大于臨界角發(fā)生全反射，反射光的相位變化和入射角有關(guān)。窄光束含一系列不同方向的平面波，不同平面波的反射光的相位變化不同，導致合成結(jié)果雖然仍是窄光束卻有了位移。古斯-哈欣位移有限截面的光束從光密介質(zhì)1進入光疏介質(zhì)2發(fā)生全74Goos-H?nchen位移的直觀解釋與簡單推導蔡履中，大學物理vol13，No.4,P6,1994全反射時，s和p光反射時相位變化分別是：窄光束含一系列不同方向的平面波，不同平面波的反射光的相位變化不同。ABx是否可以找到一點補償反射光的相位變化’？B點比A點的相位落后：Goos-H?nchen位移的直觀解釋與簡單推導蔡履中，大學75ABx是否可以找到一點補償反射光的相位變化’？B點比A點的相位落后了：反射光B點相對于A點的總相移量：當：從B點出射的反射波中各平面波成份的相對相位關(guān)系仍保持在A點入射的各平面波成份的相對相位關(guān)系不變，故B點反射波形與A點入射波形一致．ABx是否可以找到一點補償反射光的相位變化’？B點比A點的76可求得當s、p光入射時Goos-H?nchen位移分別為：注：適用于i>ic可求得當s、p光入射時Goos-H?nchen位移分別為：77全反射時的空間位移（GHshiftandIFshift）TheGoos-H?nchen(GH)effect：

linearlypolarizedlightundergoesasmallshift,paralleltothedirectionofpropagation,whentotallyinternallyreflected.airIFshiftIncidentwaveLefthandellipticallypolarizedrighthandellipticallypolarizedEvanescentwaveBoundaryplaneGHshiftglasslinearlypolarizedSpatial/positional/linearshiftAconfinedbeam空間受限光束withafinitewavevectordistributionAnn.Phys.(436)7-8,333-346(1947).TheImbert-Fedorov(IF)effect：

circularlyorellipticallypolarizedlightundergoesasmalltransverseshift。Fedorov1955,Imbert1972測量非常困難78全反射時的空間位移（GHshiftandIFshif部分反射時的角度位移（angularshift）Anangulardeviationofthebeamaxisthatoccursonlyinthecaseofpartial,thatis,non-totalreflectionRa,J.W.,Bertoni,H.L.&Felsen,L.B.Reflectionandtransmissionofbeamsatadielectricinterface.SIAMJ.Appl.Math.24,396–413(1973).79空氣玻璃部分反射傳播增強ThecomplexreflectivitylongitudinalangularshiftapositionalGHshiftanangularGHshift部分反射時的角度位移（angularshift）Anan80角位移波矢偏折80角位移波矢偏折Schematicrepresentationofnon-specularangularreflectionMerano,M.,Aiello,A.,vanExter,M.P.&Woerdman,J.P.Observingangulardeviationsinthespecularreflectionofalightbeam.NaturePhotonics,3,337(2009)81Schematicrepresentationofno反射光的中心位移Shiftofthecentroidofthereflectedbeam線偏振光中的左、右旋成分如何位移？左、右旋成分反向平移SpincomponentsdisplaceoppositelyPositional/angularshiftAlinearlypolarizedbeam=++-SpinHalleffectofLight(SHEL)82反射光的中心位移線偏振光中的左、右旋成分如何位移？左、右旋成Wheneveralinearlypolarizedbeamoflightrefracts,itsplitsintotwoparallel,almostoverlappingbeamsofoppositecircularpolarization.Wheneveralinearlypolarized83spin-orbitalcouplingtotalangularmomentumconservationJz=z+LzBeam’stransversenatureeachconstituentplanewaveacquiresdifferent,spin-dependentphaseinterferencespin-dependentshift|+?and|??spincomponentsofawavepacketincidentatangleIexperienceoppositetransversedisplacements(notdeflections)uponrefractionatanangleTO.HostenandP.Kwiat,Science319,787-790(2008).Differentplane-wavecomponentsacquiredifferentpolarizationrotationsuponrefractiontosatisfytransversality部分反射（Partialreflection）84自旋—軌道耦合橫波spin-orbitalcouplingBeam’str空氣—玻璃界面重心位移ShiftofbeamcenterofgravityG-HLinearshifts:I-FTransverselongitudinalAngularshifts:<kx><ky>自旋分離SpinseparationoflinearlypolarizedbeamSHELy|+>=-y|->x|+>=-x|->?IPSSL85空氣—玻璃界面重心位移G-HLinearshifts:Thedependenceof|+>spincomponentinducedbySHELandIPSSLonthepolarizationangleTheinsetsshowthetheoreticalpredictionforaperiodfrom0to180.

Experimentalresults=+1or-186Thedependenceof|+>spincomDisplacementsofthe|+>spincomponentoftherefractedbeamasthefunctionofthepolarizationangleTheerrorrangesarelessthan2nm.I=49.3

Fortherefractedbeam,(varieswithI)

Replacewith87Displacementsofthe|+>spin88y(a)(b)(c)(d)(e)(f)LinearlypolarizedGaussianbeamHorizontallypolarizedbeamArbitrarylinearlypolarizedbeam2y|+>2x|+>RxRCrosssectionsandpolarizationdistributionsofareflectedGaussianbeam,andtheircorrespondingintensityprofilesafterthebeamsgoingthroughacrossedpolarizer.Thespinseparation,theellipticityandtherotationangleoftheellipticalpolarizationsin(b)and(c)areexaggeratedforabetterview.88y(a)(b)(c)(d)(e)(f)Linearlyintensityprofiles89intensityprofiles893.1菲涅耳公式3.2反射率和透過率3.3反射光的相位變化3.4反射光的偏振態(tài)3.5全反射時的透射場—隱失波3.6近場掃描光學顯微鏡介質(zhì)界面光學3.1菲涅耳公式介質(zhì)界面光學903.6近場掃描光學顯微鏡金屬刀片3.6近場掃描光學顯微鏡金屬刀片91Near-fieldscanningopticalmicroscopyisclassifiedamongamuchbroaderinstrumentalgroupreferredtogenerallyasscanningprobemicroscopes(SPMs).AllSPMsowetheirexistencetothedevelopmentofthescanningtunnelingmicroscope(STM),whichwasinventedbyIBMresearchscientistsGerdBinnigandHeinrichRohrerintheearly1980s.Near-FieldScanningOpticalMicroscopy(NSOM)ScanningNear-FieldOpticalMicroscopy(SNOM)Near-fieldscanningopticalmi92發(fā)展里程碑：1928年，Synge提出設(shè)想1972年，EricAsh等人在微波波段實現(xiàn)1984年，Pohl等研制成功第一臺掃描近場光學顯微鏡（Appl.Phys.Lett.1984，44(7),651）1991年，Betzig等人采用光纖探針并結(jié)合剪切力測控探針—樣品間距，SNOM真正實用。（Science1992，257(5067),189-195）發(fā)展里程碑：93Synge設(shè)想(1)在不透明的平板或薄膜上，制備出一個近乎10nm的小孔，置于生物樣品切片正下方，兩者間隔近10nm

(2)入射光通過平板小孔照明樣品，透過樣品的光被顯微鏡聚焦到光電池上。

(3)保持入射光源強度不變，在兩個橫方向上，以10nm的步距移動樣品，使入射光點沿樣品平面網(wǎng)格狀掃描樣品。Synge設(shè)想(1)在不透明的平板或薄膜上，制備出一個近94工作在近場區(qū)隱失場探測超分辨＋逐點掃描

光學探針探針－樣品間距z的反饋控制系統(tǒng)驅(qū)動樣品或針尖在x-y平面內(nèi)運動的二維掃描系統(tǒng)信號采集系統(tǒng)圖像處理系統(tǒng)

工作在近場區(qū)隱失場探測超分辨＋逐點掃描光95NeaSNOMenablestwopapersongrapheneplasmonics,back-to-backinNatureissueofJuly5th,2012.Twoindependentresearchteamshavesuccessfullyusedtheirinfrarednear-fieldmicroscopes(NeaSNOM)forlayingdownaghost:visualizingDiracplasmonspropagatingalonggraphene,forthefirsttime.Theyalsodemonstrateelectrictuningoftheseplasmons,importantforapplications.light-emittingorganic-materialsandplastics

photoluminescenceemissionandtopographyfromathin-filmofalight-emittingplasticrecordedusingaSNOMNeaSNOMenablestwopaperson96傳統(tǒng)光學顯微鏡與近場掃描光學顯微鏡的比較性能比較傳統(tǒng)光學顯微鏡近場掃描光學顯微鏡樣品信息采集方式物象共軛關(guān)系—成像探針近場逐點掃描測量制式同時制循序制總響應與像元之關(guān)系疊加卷積無疊加不卷積分辨率受限因素鏡頭衍射（艾里斑）針尖尺寸、掃描位移精度分辨率極限量級半波長(綠光~300nm)10-50nm技術(shù)要點鏡頭設(shè)計(消像差)、高像質(zhì)、高數(shù)值孔徑精細的針尖、精密的位移、對近場距離的高靈敏測控涉及的光波場夫瑯禾費衍射場過臨界角的透射隱失場、超精細結(jié)構(gòu)的衍射隱失場傳統(tǒng)光學顯微鏡與近場掃描光學顯微鏡的比較性能比較傳統(tǒng)光學顯微97近場光學顯微鏡種類和工作模式(a)有孔針尖SNOM(b)無孔針尖SNOM(c)光子隧穿顯微鏡近場光學顯微鏡種類和工作模式(a)有孔針尖SNOM98按探針作用分為：照明模式（Imode）收集模式（Cmode）照明－收集模式（I-Cmode）按光信號獲取方式不同：反射模式透射模式熒光模式

工作模式：按探針作用分為：按光信號獲取方式不同：工作模式：99AperturedModesofOperationa)PhotonTunneling(PSTM)byasharptransparenttip,b)PSTMbysharpopaquetiponsmoothsurface,c)ScanningInterferometricAperturelessMicroscopy(SIAM)withdoublemodulation.Illumination,Collection,IlluminationCollection,ReflectionandReflectionCollectionAperturelessModesofOperationAperturedModesofOperationa)100光學第三章介質(zhì)界面光學與近場光學顯微鏡課件101光學第三章介質(zhì)界面光學與近場光學顯微鏡課件102近場光學顯微鏡的掃描模式

等高度模式(CHM)：無形貌假像等間距模式(CGM)：安全，不易損壞形貌圖＋光學圖近場光學顯微鏡的掃描模式等高度模式(CHM)：等間距模式(103探針－樣品間距控制方法：隧道電流

隱失場的光強

針尖樣品間力的相互作用切變力探測傳統(tǒng)AFM的光杠桿技術(shù)探針－樣品間距控制方法：隧道電流切變力探測傳統(tǒng)AFM的光杠104

探針孔徑SNOM分辨率通光效率SNOM信噪比孔徑越小，通光越低典型探針孔徑：50－100納米488nm光學探針100nm10nm50nm1mW~10nW1mW~1nW1mW~0.1nW探針孔徑SNOM分辨率孔徑越小，通光越低105NSOM探針制備

化學腐蝕：優(yōu)點：制備快，錐角大20-30缺點：HF有毒，表面性質(zhì)難控NSOM探針制備化學腐蝕：優(yōu)點：制備快，錐角大20-30106熱拉法：優(yōu)點：制備快、方便，表面光滑。缺點：錐角小(<10),通光低易碎。熱拉法：優(yōu)點：制備快、方便，表面光滑。107微制備：優(yōu)點：可重復性好，可批量生產(chǎn)缺點：制備工藝復雜微制備：優(yōu)點：可重復性好，可批量生產(chǎn)108鍍膜：鍍膜：109超分辨成像近場光譜近場光存儲近場光學在生物領(lǐng)域中的應用近場與表面等離激元時間分辨近場光譜學近場光學顯微鏡應用超分辨成像近場光學顯微鏡應用110金屬光學金屬光學111金屬光學1、波在導體中的傳播2、金屬面的反射和折射3、金屬光學常數(shù)電子論初探4、波在分層導電媒質(zhì)中的傳播；金屬膜理論

透明基片上的單層吸收膜

吸收基片上的單層透明膜金屬光學1、波在導體中的傳播1121、波在導體中的傳播一均勻各向同性媒質(zhì),其介相對電常數(shù)為,相對磁導率為.1、波在導體中的傳播一均勻各向同性媒質(zhì),其介相對電常數(shù)為,113金屬內(nèi)部：？非常大金屬內(nèi)部：？非常大114解得：

因此，可以認為金屬內(nèi)部=0.金屬內(nèi)的任何電荷密度都將依指數(shù)規(guī)律衰減掉。

對任何具有顯著電導性的媒質(zhì)而言，這一衰減的弛豫時間都非常小。對于金屬，這一時間比波的振動周期要短得非常多(典型值量級為10-18秒)。解得：因此，可以認為金屬內(nèi)部=0.金屬內(nèi)的任何電115利用和消去H，得：即當波通過該媒質(zhì)時要不斷衰減。項意味著導電媒質(zhì)中的波是阻尼波,利用和消去H，得：即當波通過該媒質(zhì)時要不斷衰減。項意味著導電116若場是嚴格單色的，角頻率為，E隨時間變化的形式：若場是嚴格單色的，角頻率為，E隨時間變化的形式：117叫做衰減指數(shù)(attenuationindex)，也稱為“消光系數(shù)”(extinctioncoefficient)。n和是實量叫做衰減指數(shù)(attenuationindex)，n和118所以：導電媒質(zhì)和不導電媒質(zhì)在數(shù)學處理上變得很類似。所以：導電媒質(zhì)和不導電媒質(zhì)在數(shù)學處理上變得很類似。119簡諧平面波：代入得：定義：稱之為吸收系數(shù)absorptioncoefficientattenuationcoefficient穿透深度d：使振幅衰減為原來的l/e的空間距離skinorpenetrationdepth簡諧平面波：代入得：定義：稱之為吸收系數(shù)穿透深度d：使振幅衰120紅外微波長無線電波010-3cm10cm105cmd610-7cm610-5cm610-3cm不同波段的波在金屬銅中的穿透深度對于金屬導體，>>,于是d可以簡化為：對于理想導體，，則1,n,不允許電磁波絲毫進入，入射波將全部被反射。紅外微波長無線電波010-3cm10cm105cmd611212.金屬面的反射和折射導電媒質(zhì)中時諧平面波傳播所服從的基本方程，與透明電介質(zhì)中的傳播相比，差別僅在于前者用復數(shù)和k，替代了實數(shù)和k。2.金屬面的反射和折射導電媒質(zhì)中時諧平面波傳播所服從122導體中的折射定律：2.1金屬表面的折射不再具有簡單的折射角意義。導體中波的相位的空間變化都是復量，導體中的折射定律：2.1金屬表面的折射不再具有簡單的折射角123光學第三章介質(zhì)界面光學與近場光學顯微鏡課件124于是：振幅的空間變化相位的空間變化于是：振幅的空間變化相位的空間變化125等幅面：即：z=常數(shù)等幅面平行于界面。等幅面：即：z=常數(shù)等幅面平行于界面。126等相位面：等相位面是平面，其傳播方向（和界面法線夾角）：導體中光波的等相位面和等幅面一般不重合，為非均勻波等相位面：等相位面是平面，其傳播方向（和界面法線夾角）：導體1272.2導體界面的反射：折射光的振幅和相位:

把復折射角帶入菲涅耳公式可求得。2.2導體界面的反射：折射光的振幅和相位:128假設(shè)入射光是線偏振光，其振動方位角為ipsi定義r為反射光的振動方位角：其中：假設(shè)入射光是線偏振光，其振動方位角為ipsi定義r為反129幾種情況：1.正入射i=0,這時P=1，=-,tanr=-tani2.掠入射i=90,這時P=1，=0,tanr=tani3.在這兩種極限的情況之間：線偏振光入射，隨入射角的增大，其反射光的偏振態(tài)從線偏振光變?yōu)闄E圓偏振光，再變化為線偏振光。

在0至-之間變化。幾種情況：1.正入射i=0,這時P=1，=-130當反射光為正橢圓偏振光。ps此時對應的入射角稱之為主入射角時,反射光為圓偏振光當反射光為正橢圓偏振光。ps此時對應的入射角稱之為主入射角時131為了計算方便，引入一個角度，定義為：已知導體的光學常數(shù)(n和),就可以計算和導體界面反射，P極大值對應的入射角稱之為準起偏角為了計算方便，引入一個角度，定義為：已知導體的光學常數(shù)(n132在實驗上，一般測量反射光的振幅和相位，推算導體的光學常數(shù)(n和)。例：由、，求n和由得：由得：在實驗上，一般測量反射光的振幅和相位，推算導體的光學常數(shù)(n133由上面兩式得：兩邊平方，實部和虛部分別相等，得：由上面兩式得：兩邊平方，實部和虛部分別相等，得：134正入射的光強反射率正入射的光強反射率1353金屬光學常數(shù)電子論初探自由電子模型PaulKarlLudwigDrude

(July12,1863–July5,1906)

Drude,Paul(1900).

"ZurElektronentheoriedermetalle".

AnnalenderPhysik306

(3):566.

Drude,Paul(1900).

"ZurElektronentheoriederMetalle;II.Teil.GalvanomagnetischeundthermomagnetischeEffecte".

AnnalenderPhysik

308

(11):369.3金屬光學常數(shù)電子論初探自由電子模型PaulKarlL136用一個模型電子代表自由電子全體的平均行為，則有序化運動和碰撞二者產(chǎn)生的平均總效果如同模型電子在運動中受一阻尼力，大小與其速度成正比，方向則與之相反。該模型電子在電場E中的運動方程為：是阻尼常數(shù)。自由電子模型用一個模型電子代表自由電子全體的平均行為，是阻尼137阻尼常數(shù)的意義解為：以速度v0啟動(t=0)的模型電子將以指數(shù)衰變方式減慢下來，衰變常量即為。時間=1/叫做衰變時間或弛豫時間，其典型量級為10-14秒。首先考慮無外加電場的情況：阻尼常數(shù)的意義解為：以速度v0啟動(t=0)138在諧振場作用下：衰變項

+振動項迅速衰減為0如果每單位體積有N個自由電子，則這一周期運動產(chǎn)生媒質(zhì)中的電流密度j由下式給出:在諧振場作用下：衰變項+振動項迅速衰減為0如139和比較，得：在足夠低的頻率段，可以證明來自束縛電子的貢獻將小于來自自由電子的貢獻。在這種情況下,1。如果假設(shè)導體是非磁性的(=1)，這就得到公式:和比較，得：在足夠低的頻率段，可以證明來自束縛電子的貢獻140在足夠低的頻率段，非磁性導體在足夠低的頻率段，非磁性導體141如果足夠小，則對于足夠低的頻率，實部將為負，而當頻率很大時，實部顯然將為正。

實部由負變正的臨界頻率，由下式給出:如果足夠小，則對于足夠低的頻率，實部將為負142當：當：143分析：當時(但仍滿足)，的實部為負。反映了下列事實:在上述情況下，電子的振動同激發(fā)場之間是異相的，相差為1/4周期，對于足夠低頻率，衰減指數(shù)變得比1大得多，很容易看出這時反射率將接近1.當

時，的實部顯然為正，所以<1,當頻率足夠大時，

變得比1小得多，并的虛部變得比實部也小很多。這時當可預期金屬的光學行為基本上如同介電質(zhì)。分析：當時(但仍滿足144臨界頻率對應的波長稱之為臨界波長：為“有效”電子臨界頻率對應的波長稱之為臨界波長：為“有效”電子1454.波在分層導電媒質(zhì)中的傳播;金屬膜理論導體介質(zhì)介質(zhì)13n3n1分層介質(zhì)膜的理論仍然可以使用，只不過：1)透明基板上的單層金屬膜4.波在分層導電媒質(zhì)中的傳播;金屬膜理論導體介質(zhì)介質(zhì)146入射光為s光（TE波）入射光為s光（TE波）147令：由折射定律得：實部和虛部分別相等，得：解得：令：由折射定律得：實部和虛部分別相等，得：解得：148膜的振幅反射率和透射率：功率反射和透射率膜的振幅反射率和透射率：功率反射和透射率149入射光為p光（TM波）換成注意：這時r和t是磁矢量的振幅反射率和透射率，不是電矢量的振幅反射和透射率。入射光為p光（TM波）換成注意：這時r和t是磁矢量的振幅反射150光學第三章介質(zhì)界面光學與近場光學顯微鏡課件1512)金屬基板上的單層透明膜金屬基板的透明膜有許多的應用:保護金屬反射鏡的面，并增高反射率;也可以用來減少反射等等。導體介質(zhì)介質(zhì)13n2n12)金屬基板上的單層透明膜金屬基板的透明膜有許多的應用:導152令：由折射定律得：實部和虛部分別相等，得：解得：令：由折射定律得：實部和虛部分別相等，得：解得：153入射光為s光（TE波）入射光為p光（TM波）換成入射光為s光（TE波）入射光為p光（TM波）換成154光學第三章介質(zhì)界面光學與近場光學顯微鏡課件155橢偏儀其中：橢偏儀其中：156、的測量：相位調(diào)制、的測量：相位調(diào)制1572個測量量:，3個未知量:d，n，求解方程無法得到唯一解！橢偏儀的難點：2個測量量:，橢偏儀的難點：158引自JY公司的橢偏儀講座橢偏儀測量流程引自JY公司的橢偏儀講座橢偏儀測量流程159第三章介質(zhì)界面光學與近場光學顯微鏡介質(zhì)界面光學菲涅耳公式全反射近場光學顯微鏡金屬光學波在導體中的傳播金屬面的反射和折射金屬光學常數(shù)電子論初探金屬膜理論第三章介質(zhì)界面光學與近場光學顯微鏡介質(zhì)界面光學160第三章介質(zhì)界面光學與近場光學顯微鏡第三章介質(zhì)界面光學與近場光學顯微鏡161第三章介質(zhì)界面光學與近場光學顯微鏡介質(zhì)界面光學菲涅耳公式全反射近場光學顯微鏡金屬光學波在導體中的傳播金屬面的反射和折射金屬光學常數(shù)電子論初探金屬膜理論第三章介質(zhì)界面光學與近場光學顯微鏡介質(zhì)界面光學162頻率、振幅、相位、偏振態(tài)、傳播方向能流分配、相位變更、偏振態(tài)變化、傳播方向、頻率變化光波（橫波）頻率、振幅、相位、能流分配、光波（橫波）1633.1菲涅耳公式3.2反射率和透過率3.3反射光的相位變化3.4反射光的偏振態(tài)3.5全反射時的透射場—隱失波3.6近場掃描光學顯微鏡介質(zhì)界面光學3.1菲涅耳公式介質(zhì)界面光學1643.1菲涅耳公式3.2反射率和透過率3.3反射光的相位變化3.4反射光的偏振態(tài)3.5全反射時的透射場—隱失波3.6近場掃描光學顯微鏡介質(zhì)界面光學3.1菲涅耳公式介質(zhì)界面光學165光波遇到兩種材料分界面時，將發(fā)生反射和折射。作為一種橫波，光波帶有頻率、振幅、相位、偏振和傳播方向諸多特性。

全面考察光在界面反射折射時的傳播規(guī)律，應包括傳播方向、能流分配、相位變更和偏振態(tài)變化等幾個方面的內(nèi)容。3.1菲涅耳公式（Fresnelformula）—界面反射和折射時的傳播規(guī)律幾何光學—傳播方向波動光學光波遇到兩種材料分界面時，將發(fā)生反射和折射。3.1菲涅耳公166電磁場邊值關(guān)系(boundaryconditions)電磁場邊值關(guān)系由麥克斯韋積分方程給出，其反映了電磁場在兩種介質(zhì)分界面處的突變的規(guī)律。電磁場邊值關(guān)系(boundaryconditions)電167電位移矢量法線分量連續(xù)電場強度矢量切線分量連續(xù)磁感應強度矢量法線分量連續(xù)磁場強度切線分量連續(xù)在絕緣介質(zhì)界面，無自由電荷和傳導電流光是電磁波，在界面處的入射光、反射光和折射光的復振幅矢量滿足邊值關(guān)系。由邊值關(guān)系可以推導出菲涅耳公式。從線偏振單色平面波入手…電位移矢量法線分量連續(xù)電場強度矢量切線分量連續(xù)磁感應強度矢量168特征振動方向和局部坐標架界面反射和折射時的電場矢量和光傳播方向的空間取向。

Eparallelto/perpendiculartotheplane-of-incidence

p和s為特征振動方向?？梢詷?gòu)成一個局部的坐標架，我們約定：特征振動方向和局部坐標架界面反射和折射時的電場矢量和169為什么選擇p和s為特征振動方向？思考題：利用邊界條件證明上面的結(jié)論。在光波遇到界面發(fā)生反射和折射的物理過程中，p振動與s振動是兩個特征振動。如果入射光的電矢量只有p振動，則反射光和折射光中也只有p振動;如果入射光的電矢量只有s振動，則反射光和折射光中也只有s振動。換句話說，p振動與s振動之間互不交混，彼此獨立，各有自己不同的傳播特性。為什么選擇p和s為特征振動方向？思考題：利用邊界條件證明上面170E2yE2pnE2ptZxE1ptE1pnE1yE’1ptE’1pnE’1yi1i2菲涅耳公式(Fresnelequations)電位移矢量法線分量連續(xù)電場強度矢量切線分量連續(xù)E1pE’1pE2pE2sE1sE’1sE2yE2pnE2ptZxE1ptE1pnE1yE’1ptE171求解得：也可以形象地用作圖說明：邊界關(guān)系要求：電場矢量不垂直于光傳播方向。同理可證明p偏振入射光的反射折射光只能是p偏振。請同學們自己推導。入射光為s偏振E1p=0E’1p=E2p=0，即反射光和折射光僅為s偏振。E2sE2nE2xZxE1sE’1xE’1nE’1sE’1p求解得：也可以形象地用作圖說明：邊界關(guān)系要求：電場矢量不垂172*菲涅耳公式

在光頻段，高頻率條件下，介質(zhì)的磁化機制幾乎凍結(jié)，故磁導率1，于是介質(zhì)光學折射率附加磁場邊界條件，可以推得，請同學們課下推導。*菲涅耳公式在光頻段，高頻率條件下，介質(zhì)附加磁173菲涅耳公式成立條件：適用于絕緣介質(zhì)，無表面自由電荷和傳導電流。適用于各向同性介質(zhì)。適用于光學線性介質(zhì)（弱光強），滿足D=0E適用于平面波在光頻段，頻率高，介質(zhì)的磁化機制幾乎凍結(jié)，磁導率1，于是介質(zhì)光學折射率實際光束，平面波組成的波包。物理，2012，41(6)：374-381“光自旋霍爾效應及面內(nèi)光自旋分離”菲涅耳公式成立條件：適用于絕緣介質(zhì)，無表面自由電荷和傳導電流1743.1菲涅耳公式3.2反射率和透過率3.3反射光的相位變化3.4反射光的偏振態(tài)3.5全反射時的透射場—隱失波3.6近場掃描光學顯微鏡介質(zhì)界面光學3.1菲涅耳公式介質(zhì)界面光學1753.2反射率和透射率本節(jié)講解菲涅耳公式的應用，包含如下內(nèi)容：?復振幅反射率和透射率，?光強反射率和透射率，?光功率反射率和透射率，?布儒斯特角，?玻片組透射光的偏振度，?斯托克斯倒逆關(guān)系3.2反射率和透射率本節(jié)講解菲涅耳公式的應用，包含如下內(nèi)容176?復振幅反射率和透射率由菲涅耳公式推導出復振幅反射率和透射率，它們包含了實振幅比值和相位差值：?復振幅反射率和透射率由菲涅耳公式推導出復振幅反射率177例題2

導出正入射時的復振幅反射率和透射率。令i1=i2=0代入復振幅反射率和透射率公式，得空氣—玻璃界面，n1=1,n2=1.5例題2導出正入射時的復振幅反射率和透射率?？諝狻ＡЫ缑?78E2yE2nE2xZxE1xE1nE1yE’1xE’1nE’1yi1i2對p光，若rp>0,正入射時表示反射光振動方向與入射方向相反，即反射光位相變化180度對s光，若rs<0