2022-2023学年高二物理竞赛课件：全反射时第二介质中的光波

全反射时第二介质中的光波 全反射时第二介质中的光波 全反射时，光波透入第二介质约一个波长的深度，并沿界面传播波长数量级的距离，然后返回第一介质。透入第二介质的这个波，称为倏逝波。 从电磁场的边值关系看，倏逝波的存在是必然的，因为电磁场不可能在界面上中断，第一介质里的入射和反射波一定要由第二介质里的波倏逝波来平衡 将菲涅尔公式代入，并利用 得到 全反射 光波从光密射向光疏介质（n1>n2，n<1）时，如果入射角大于等于某一个特殊值c，则s和p分量的反射系数的模都为1，这意味着光能量全部返回第一介质，这种现象称为全反射 c称为全反射临界角，发生在2=90时 全反射时菲涅尔公式中2的表示 如果1超过c后继续增加，sin1>n，导致sin2>1，表明2已不是实数 形式上凡是与2有关的量都可以用1来表示 将1表示的2代入菲涅尔公式 s波和p波的反射系数rs、rp均为复数 |rs|= |rp|=1， Rs=|rs|2=1， Rp=|rp|2=1 全反射时反射光相对于入射光的相位变化 s波和p波之间的相位差 全反射时的相位变化 全反射时第二介质中的能量流 回忆第二介质中的能量流表达式 全反射时cos2是纯虚数 因此，W2=0，表明全反射时，第二介质中没有净能量流 倏逝波的表示 第二介质中的波 ’ 1 1 x z n1 n2 等幅面 等相面 倏逝波的性质 倏逝波是一个沿x方向传播、振幅沿z方向按指数规律衰减的波 等相位面垂直于界面 等振幅面平行于界面 定义振幅减小到界面的1/e时的z值为倏逝波穿透深度z0 全反射的应用 光波导 横截面圆对称的波导光学纤维 光纤由折射率为n1的纤芯和折射率为n2（n1> n2）的包层构成  n2 n2 n1 $