第6章--3全反射全折射(1)

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1、电磁场电磁场第第6章章 平面电磁波的反射与折射平面电磁波的反射与折射6.4 6.4 全折射和全反射全折射和全反射Total Refraction and Total Reflection 一、全折射与布儒斯特角一、全折射与布儒斯特角平面波斜入射于理想介质1ri反射定律：入射角等于反射角212112sinsinnn斯奈尔折射定律：何时入射波全部被折射，无反射波？ 0R电磁场电磁场第第6章章 平面电磁波的反射与折射平面电磁波的反射与折射波的全折射现象：波的全折射现象： 当入射波以某一角度入射时，入射波在分界面处全部当入射波以某一角度入射时，入射波在分界面处全部透射于第二种媒质中，不发生反射的现象。

2、透射于第二种媒质中，不发生反射的现象。 1 .1 .对平行极化波的情况：对平行极化波的情况： 1B2tcoscos布儒斯特角或偏振角1202tB1coscos若1tB2sinsin22B12sin2B12arcsin或：0coscoscoscos211211/ttRB12122arctanarcsin又，折射定律：.(1).(2)结合（1）（2）得电磁场电磁场第第6章章 平面电磁波的反射与折射平面电磁波的反射与折射2.2.对垂直极化波的情况对垂直极化波的情况t1i2coscost1i2sinsin2i1tcoscos0结论：结论：垂直极化波斜入射时，不可能发生全折射现象。垂直极化波斜入射时，不

3、可能发生全折射现象。折射定律：0coscoscoscos112112ttR12121sincos 只有当 时，上式成立； 但由于讨论的是两种理想介质 ，因此上式不可能成立，即对于垂直极化波，反射系数不可能为零，不可能发生全折射 ； 。1221电磁场电磁场第第6章章 平面电磁波的反射与折射平面电磁波的反射与折射1020,2.25, 120 布儒斯特角布儒斯特角b ：使平行极化波的反射系数等于：使平行极化波的反射系数等于0 的角。的角。例6.3-2电磁场电磁场第第6章章 平面电磁波的反射与折射平面电磁波的反射与折射时， sin2121B 反射系数为零，发生反射系数为零，发生全折射现象全折射现象，对

4、应的入射角称为，对应的入射角称为布儒斯特角布儒斯特角： 全折射现象只有在平行极化波的斜入射时才会发生；全折射现象只有在平行极化波的斜入射时才会发生；电磁场电磁场第第6章章 平面电磁波的反射与折射平面电磁波的反射与折射 如果电磁波以任意极化方式并以布儒斯特角入射，由于只有平行极化波在入射角等于布儒斯特角时的反射才等于零，则反射波中只有垂直极化波。这就是极化滤除效应极化滤除效应。 一般的平面波以布儒斯特角入射时情况如何？请问：请问：一圆极化波布儒斯特角斜入射时，反射波是什么极化方式？电磁场电磁场第第6章章 平面电磁波的反射与折射平面电磁波的反射与折射小结小结全折射和布儒斯特角全折射和布儒斯特角平行

5、极化波发生全折射。平行极化波发生全折射。当当ib 时，时，R/ = 0 全折射现象全折射现象：反射系数为：反射系数为0 无反射波。无反射波。2b1arctan 布儒斯特角布儒斯特角（非磁性媒质）（非磁性媒质） ： 讨论讨论 在理想介质中，垂直极化入射的波不会产生全透射；在理想介质中，垂直极化入射的波不会产生全透射； 任意极化波以任意极化波以ib 入射时，反射波中只有垂直极化分量入射时，反射波中只有垂直极化分量 极极 化滤波；化滤波；电磁场电磁场第第6章章 平面电磁波的反射与折射平面电磁波的反射与折射二二、全反射与临界角全反射与临界角概念概念：反射系数的模等于反射系数的模等于 1 的电磁现象称为

6、的电磁现象称为全反射全反射。条件条件：（非磁性媒质，即（非磁性媒质，即 ）120问题问题：电磁波在理想导体表面会产生全反射，在理想介质表面也电磁波在理想导体表面会产生全反射，在理想介质表面也 会产生全反射吗？会产生全反射吗？电磁场电磁场第第6章章 平面电磁波的反射与折射平面电磁波的反射与折射1.1.全反射的条件全反射的条件由折射定律可知：当 时，必然有 。1122 ti临界角如果入射角增大到某个角度时，恰好使 ，则：o90t1222c11arcsin t11i22sinsin o11c22sin90sin 2c1arcsin全反射：全反射：当当 时，介质时，介质2 2中没有透射波的现象。中没有

7、透射波的现象。icitc电磁场电磁场第第6章章 平面电磁波的反射与折射平面电磁波的反射与折射1.1.全反射的条件全反射的条件1R何时发生全反射，使何时发生全反射，使 ？1212sin121211212121122/sincossincos/jjeRRj121221/cossinsincarctg1/R122sin，则901c若 ：-Critical angle 临界角临界角c121arcsin即电磁场电磁场第第6章章 平面电磁波的反射与折射平面电磁波的反射与折射12121121212sincossincosjjeRRj1212cossinsincarctg1R结论结论产生全反射的条件为：产生全

8、反射的条件为：c1当当 ，无论平行极化波或垂直极化波，都将发生全反射无论平行极化波或垂直极化波，都将发生全反射（ ）。）。1R条件条件： ，要求要求 ，电磁波由光密媒质入射到光疏媒质，电磁波由光密媒质入射到光疏媒质。1sinc12电磁场电磁场第第6章章 平面电磁波的反射与折射平面电磁波的反射与折射2. 对全反射的进一步讨论对全反射的进一步讨论 i c 时，时， c120RR/电磁场电磁场第第6章章 平面电磁波的反射与折射平面电磁波的反射与折射12221222sincoszkzjk12122112122112212sinsinsin1cosj相应地，媒质2中折射波的z向指数因子化为2可见，这里