方程中所描述的反射因此還被稱作“菲涅耳反射”。當(dāng)一列波從低折射率介質(zhì)向高折射率介質(zhì)傳播時(shí),通過MATLAB計(jì)算得到的透射和反射振幅。
解釋
當(dāng)光從一種具有折射率為η1的介質(zhì)向另一種具有折射率為η2的介質(zhì)傳播時(shí),在兩者的交界處(通常稱作界面)可能會(huì)同時(shí)發(fā)生光的反射和折射。
在右圖中,入射光線PO到達(dá)兩種介質(zhì)交界面上的點(diǎn)O時(shí),部分光線被反射,反射光為OQ,而部分被折射,折射光為OS。入射光線、反射光線和折射光線各自與法線形成的夾角分別為θi、θr和θt。這些角度之間的關(guān)系可由反射定律和斯涅爾定律給出。
入射光的功率被界面反射的比例,我們稱其為反射比R;而將折射的比例稱其為透射比T。對(duì)反射比和透射比的計(jì)算需要用到電動(dòng)力學(xué)中的電磁波傳播理論,具體方法可參考馬克斯·玻恩的《光學(xué)原理:光的傳播、干涉和衍射的電磁理論》以及杰克遜的《經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)》。
反射比和透射比的具體形式還與入射光的偏振有關(guān)。入射光分為振動(dòng)平面平行于入射面的線偏振光(又稱P分量)和振動(dòng)面垂直于入射面的線偏振光(又稱S分量)。
多重界面的效應(yīng)
當(dāng)光在兩層以上平行表面發(fā)生多重反射時(shí),多列反射光波往往會(huì)互相發(fā)生干涉,從而有可能會(huì)使系統(tǒng)總的透射光和反射光振幅表達(dá)起來相當(dāng)復(fù)雜,這通常是波長(或頻率)的函數(shù)。一個(gè)例子是漂浮在水面上的油膜,在光照下會(huì)產(chǎn)生多種色彩;其他例子還包括法布里-珀羅干涉儀、透鏡等光學(xué)儀器表面所用的能極大降低反射率的鍍膜(增透膜),以及各種光學(xué)濾波器。對(duì)這些效應(yīng)的定量計(jì)算仍然是基于菲涅耳方程的,但也要考慮額外產(chǎn)生的干涉所帶來的影響,通常可以采用光學(xué)中的傳遞矩陣方法來計(jì)算這些問題。
參考資料 >