反射和折射的相位特性

2.4反射率和透射率的相位特性(thephasecharacteristicsofreflectionandrefraction)前面已經(jīng)指出，菲涅耳公式描述了反射光、衍射光與入射光之間的振幅和相位關(guān)系?，F(xiàn)在，我們從菲涅耳公式出發(fā)，進一步討論反射光和折射光的相位持性。2.4反射率和透射率的相位特性(thephasecharacteristicsofreflectionandrefraction)當(dāng)平面光波在透明介質(zhì)界面上反射和折射時，由于折射率為實數(shù)，菲涅耳公式中不會出現(xiàn)虛數(shù)項,反射系數(shù)r和透射系數(shù)t只能取正、負值。因此，反射光和折射光電場的s、p分量不是與入射光同相就是反相。1．折射光與入射光的相位關(guān)系不管光波以什么角度入射至界面，也不管界面兩側(cè)折射率的大小如何，s分量相p分量的透射系數(shù)總是取正值，因此，折射光總是與入射光同相位。10306090-1.0-0.500.51.0tptsrprsB56.3n1=1.0,n2=1.5n1=1.5,n2=1.0n1=1.5,n2=1.02．反射光與入射光的相位關(guān)系反射光與入射光的相位關(guān)系比較復(fù)雜。下面，首先討論反射和入射光中s、p分量的相位關(guān)系，然后討論反射光和入射光的相位關(guān)系。10306090-1.0-0.500.51.0tptsrprsB56.3n1=1.0,n2=1.5n1=1.5,n2=1.0n1=1.5,n2=1.01〕反射光和入射光中s、p分量的相位關(guān)系〔1〕光波由光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)(n1<n2)反射系數(shù)rs<0，說明反射光中的s

分量與入射光中的s

分量相位相反。10306090-1.0-0.500.51.0tptsrprsB56.3n1=1.0,n2=1.5反射系數(shù)rs<0，說明反射光中的s分量與入射光中的s分量相位相反，或者說反射光中的s分量相對入射光中的s分量存在一個相位突變，這即為以下圖所表示。1B0/2rs〔1〕光波由光硫介質(zhì)射向光密介質(zhì)(n1<n2)而p分量的反射系數(shù)rp在1<B范圍內(nèi)，rp>0，說明反射光中的p分量與入射光中的p分量相位相同；10306090-1.0-0.500.51.0tptsrprsB56.3n1=1.0,n2=1.5〔1〕光波由光硫介質(zhì)射向光密介質(zhì)(n1<n2)在1>B

范圍內(nèi)，rp<0，說明反射光中的p分量相對入射光中的p分量有

相位突變，此相位特性如右圖所示。1B0/2rs〔1〕光波由光硫介質(zhì)射向光密介質(zhì)(n1<n2)入射角1在0到c的范圍內(nèi)，s分量的反射系數(shù)rs>0，說明反射光中的s分量與入射光中的s分量同相位，正如右圖所示?！?〕光波由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)(n1>n2)10306090-1.0-0.500.51.0rprsB33.7n1=1.5,n2=1.0C41.81B0/2rsCp分量的反射系數(shù)rp在1<B范圍內(nèi)，rp<0，說明反射光中的p分量相對入射光中的p分量有

相位突變，如右圖所示?！?〕光波由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)(n1>n2)10306090-1.0-0.500.51.0rprsB33.7n1=1.5,n2=1.0C41.81B0/2rsC而在B

<1

<c范圍內(nèi)，rp>0說明反射光中的p分量與入射光中的p分量相位相同，如右圖所示?！?〕光波由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)(n1>n2)10306090-1.0-0.500.51.0rprsB33.7n1=1.5,n2=1.0C41.81B0/2rsC2〕反射光與入射光的相位關(guān)系為了正確確定在界面入射點處的反射光〔合成〕場與入射光〔合成〕場的相位關(guān)系，必須考慮以下圖所示的s、p分量光電場振動正方向的規(guī)定。ktkrkiO212ErsErpErsErpErpErsn1n2〔1〕小角度入射的反射持性①

n1<n2為明顯起見，我們考察1=0(或1非零,小角度入射)

的正入射情況，有10306090-1.0-0.500.51.0tptsrprsB56.3n1=1.0,n2=1.5①n1<n2由于rs<0，反射光中的s分量與規(guī)定方向相反〔即為垂直紙面向內(nèi)方向〕；由于rp>0，反射光中的p分量與規(guī)定正方向相同〔逆著反射光線看，指向右側(cè)〕。n1n2所以，在入射點處，合成的反射光矢量Er相對入射光場Ei反向，相位發(fā)生

突變，或半波損失。②

n1>n2正入射時，有在入射點處，入射光矢量Ei與反射光矢量Er同方向，即二者同相位，反射光沒有半波損失。10306090-1.0-0.500.51.0rprsB33.7n1=1.5,n2=1.0C41.8n1n2〔2〕掠入射的反射特性假設(shè)n1<n2，1900，由以下圖可得：10306090-1.0-0.500.51.0tptsrprsB56.3n1=1.0,n2=1.5

，

rs<0，rp<0〔2〕掠入射的反射特性入射光和反射光的s分量、p分量方向如以下圖所示:在入射點處，入射光矢量Ei與反射光矢量Er方向近似相反，即掠入射時的反射光在n1<n2時，將產(chǎn)生半波損失。n1n23〕薄膜上下外表的反射對