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词条 菲涅耳方程
释义

菲涅耳方程(或称菲涅耳条件,Fresnel equations)是由法国物理学家奥古斯丁·让·菲涅耳推导出的一组光学方程,用於描述光在两种不同折射率的介质中传播时的反射和折射。

研究

方程中所描述的反射因此还被称作“菲涅耳反射”。

当一列波从低折射率介质向高折射率介质传播时,通过MatLab计算得到的透射和反射振幅。

解释

当光从一种具有折射率为η1的介质向另一种具有折射率为η2的介质传播时,在两者的交界处(通常称作界面)可能会同时发生光的反射和折射。

在右图中,入射光线PO到达两种介质交界面上的点O时,部分光线被反射,反射光为OQ,而部分被折射,折射光为OS。入射光线、反射光线和折射光线各自与法线形成的夹角分别为θi、θr和θt。这些角度之间的关系可由反射定律和斯涅尔定律给出。

入射光的功率被界面反射的比例,我们称其为反射比R;而将折射的比例称其为透射比T。对反射比和透射比的计算需要用到电动力学中的电磁波传播理论,具体方法可参考玻恩的《光学原理:光的传播、干涉和衍射的电磁理论》以及杰克逊的《经典电动力学》。

反射比和透射比的具体形式还与入射光的偏振有关。入射光分为振动平面平行于入射面的线偏振光(又称P分量)和振动面垂直于入射面的线偏振光(又称S分量)。

多重界面的效应

当光在两层以上平行表面发生多重反射时,多列反射光波往往会互相发生干涉,从而有可能会使系统总的透射光和反射光振幅表达起来相当复杂,这通常是波长(或频率)的函数。一个例子是漂浮在水面上的油膜,在光照下会产生多种色彩;其他例子还包括法布里-珀罗干涉仪、透镜等光学仪器表面所用的能极大降低反射率的镀膜(增透膜),以及各种光学滤波器。对这些效应的定量计算仍然是基于菲涅耳方程的,但也要考虑额外产生的干涉所带来的影响,通常可以采用光学中的传递矩阵方法来计算这些问题。

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更新时间:2025/3/20 4:00:28