一线性极化均匀平面波斜入射于两种理想介质的平面分界面,试分析其反射波和折射波的极化情况。
解 斜入射于介质平面的线性极化波在电场垂直于人射面 ( 或平行于入射面) 极化时, 其反射波和折射波是线性极化波。除此以外,非垂直或非平行极化的线性极化波斜入射于介质平面 , 经界面反射和折射后,其反射波和折射波(除某特殊入射角外)通常要变成椭圆极化波,具体分析如下:线性极化斜入射波 [tex=0.786x1.214]T7M+sBkPa6BZcbka2QjzGA==[/tex]可以分解为垂直于入射面极化的分量 [tex=1.357x1.429]G/pqUnLBGn5V/WvpAL83H+oGi4WW36nHk1fvspwURP0=[/tex]和平行于入射面极化的分量 [tex=1.571x1.571]G/pqUnLBGn5V/WvpAL83HyvJQhUIANxmshQOIHm4b3Q=[/tex], 假设[tex=0.857x1.214]G/pqUnLBGn5V/WvpAL83H4SqR8XKRKdZDvEKjnajL/w=[/tex]的极化方向与入射面的法线方向的夹角为 [tex=0.857x1.214]DgVYrHhmZhWzGq5dmPAHsw==[/tex], 则在界面上,垂直极化和平行极化两分量的幅值分别为 [tex=11.786x2.0]GeK8brqgfplHAYNEBnSjr1/Ir7YpV/uiG56cAx/sxgRzqvGAQ4AY7xg82dm4zo3HqvcDTKx0sIBEofi93CvkuFs693uIt37u2cZxTE/K8AeI5baaZsyOltyy6EtvFrLM[/tex], 假如[tex=0.857x1.214]DgVYrHhmZhWzGq5dmPAHsw==[/tex]为(1)[tex=5.929x1.857]kqazrGoxeCH5dHJYcQdy0+f/CPpGc2Qew6BjiXPCUKgSSihsC+AqUBluWE22zyXfu/jYuOLUiwzKfEVqDOPI4A==[/tex]即[tex=8.857x2.786]QKq0bLEnFI6r7kdViWsVthBABphjLpFbhY5OoZbn2mjxYT7ommNE26l4SvvPjYog5hm/CyFYJFcVKmi4WHzx6CdNoFRFQqpRCT1bPUWibu0=[/tex],则 [tex=6.571x2.214]ONCPhyQH+x3eDCNQjKOEeo3pXDPEupQ+pSrcqXY0i9wJfa3EAQOIShZ04C2Td7UXZ7EnagTrYN/LTBWn8pvh1lSSG9HYF197OFHSAOvSzNA=[/tex]即两分量相位相同, 幅值不等。经界面反射和折射后,据式[tex=3.071x1.357]DIA6EK16InK0J2HF3eYPyQ==[/tex]和式[tex=3.071x1.357]LAtzJvJ4ixd3IYfGX7Xqjw==[/tex]可知, 一般情况下, [tex=8.357x1.357]MAjwo7tnnTWOnuNpvBEIQOowiuDvFVZSH3e7xxsD9FOux/cFQgoAXSDOu2sw6xy0+RLfZ2qx7gc0NfW79NP7pA==[/tex], 故[tex=1.0x1.5]57xrx7G3dzQtEEfVojj/KDk+8Kcp3pdNa3uuSy6DkrE=[/tex] 与[tex=1.0x1.5]57xrx7G3dzQtEEfVojj/KDk+8Kcp3pdNa3uuSy6DkrE=[/tex]为振幅不等、相位不同、极化方向相互垂直的两个线性极化波,它们叠加成的雙射波 [tex=0.786x1.214]T7M+sBkPa6BZcbka2QjzGA==[/tex] '一般是椭圆极化波。同理, [tex=1.214x1.5]GeK8brqgfplHAYNEBnSjryq2UlEJ5l44ja1iudRAN2f2g9RTeT2UojxN2SAnhuKG[/tex]与 [tex=1.214x1.643]9f09cPWt/TAxmK07ghQGaEFgU2SPWOQjvgYeRUSATpehcf45mcv7Jao9+5QFuYMJ[/tex]合成的[tex=1.214x1.214]WKgaXsUB/zCfpvlBB5QXesaL+eiVqybElhn7nOzsbAU=[/tex]也是椭圆极化波。(2)[tex=7.929x1.857]EqcfxdXAwMbMhjvjn6ngm1C3JXoJsM+QNDVi4HNFKybI4e4stzTok6+EnCxm/Q8kCtoqPeod5Kf+wucdLSZJiA==[/tex], 则[tex=4.214x1.571]GeK8brqgfplHAYNEBnSjr7W/EtqtNuIR9dtWdipBMxgtN8ssNxDiy3P+GEq2KUN4[/tex], 即垂直极化和平行极化两分量的入射波等幅同相,但如果仍有[tex=8.357x1.357]MAjwo7tnnTWOnuNpvBEIQOowiuDvFVZSH3e7xxsD9FNv3/zswe+u0+zwWqY3jhA8lWjTyvykvCwNZASBnWBUSw==[/tex], 则合成反射波[tex=1.0x1.214]WKgaXsUB/zCfpvlBB5QXekcLyiZAngfk5ny5ocFHpdQ=[/tex]和合成折射波 [tex=1.214x1.214]WKgaXsUB/zCfpvlBB5QXesaL+eiVqybElhn7nOzsbAU=[/tex]仍然是椭圆极化波。假若[tex=3.0x1.071]M77Im89n9ijU205Hut5rnlSl5OwZD3ZiRMcXlR7FOoZMhagQpCXFPnx5ohJjg+kP[/tex], 且[tex=2.286x1.643]4QEnmnG50ZRUHiJZ0pJlqqJN1nlUHPQW7UtOIE8YbHo=[/tex],即发生全反射,此时,虽有 [tex=6.571x1.5]a78QBMKldYO+XkMqKwQkWowRJdDumO/jRG99noGZrgSs08G36kcootItLqWZgJV6[/tex], 但 [tex=5.786x1.5]kK/1xYS9IMrX7iZWHrATIaggQ9mR2eOwEgPlKpb1g3xcUoFV/I9hG0bG2MqeBmq5tcpRaiDhLTsGBpNGHu4E8MIE30lEtO0kxteVT81ijoM=[/tex]和[tex=6.643x1.643]GhtQQVJuVQGsqhJ5ZvF5vlxOkq03e7fUt7sBHhlY5AvdHNjekpCcQsbQhi70KLxK[/tex]的相位角[tex=3.786x1.357]o/BoTFiAu3Ly939wv5hWe809le1YYMS3QtiPCWcjbD8=[/tex], 故 [tex=1.071x1.143]/kl5SQf6O9fsMGHhcDhR+g==[/tex]还是椭圆极化波。(3) 如果[tex=7.857x2.786]xDdpUxcpzodIYlNfj4Q8ZQl0g3f6RYku2sDBOIcwB1UKLOuIb4v9dD546Ml1acIDvO51zOl/LhlxvRMY+0ttFoM5zovfARn/3OXAVysoPxw=[/tex],即入射波以布儒斯特角入射,则其平行极化分量 [tex=1.857x1.571]9f09cPWt/TAxmK07ghQGaOep3ry4toa4jy5XV5WRKI0=[/tex]发生全折射[tex=0.429x1.357]1Ism+8A9dIDx2t3GxPupUA==[/tex] 即 [tex=2.857x2.214]9uG6SsgdBulg8fcYcFoxoDaXIjBVjHb5ZFng9vHncK3R+70CWicOUVyQEuJGze3F[/tex]形成折射波[tex=1.214x1.643]FSbmHTDB/aQdW1bcN1uWDeHNplp+9vnf4RgZNZP5Ybc3Wg2XC7u8FXzJYxA4Ju2a[/tex], 其垂直极化分量[tex=1.643x1.429]GeK8brqgfplHAYNEBnSjr58MZvQZbIUo2vGFu/SBV/Y=[/tex]既有折射[tex=2.357x2.214]mM8RdpXw2gVuHg/5DBH5eCJWxvdtTRscu//kczpEXWrz10ijf/zkQ8lzDC72Lg5L1pi231+Jo+5Oomgh0z/TLg==[/tex]又有反射[tex=2.214x2.214]mM8RdpXw2gVuHg/5DBH5eCJWxvdtTRscu//kczpEXWo+QhUsEbUbDU9t96+Y0xMv[/tex]。 结果,反射波中仅有[tex=1.0x1.5]GeK8brqgfplHAYNEBnSjr3cioEZSpPmGlkOLMU2LGmw=[/tex], 是垂直于入射面极化的线性极化波,而折射波则仍由 [tex=1.214x1.5]57xrx7G3dzQtEEfVojj/KM4+zGoD9z5yhFTAj1T/rt4=[/tex]与 [tex=1.214x1.643]9f09cPWt/TAxmK07ghQGaEFgU2SPWOQjvgYeRUSATpehcf45mcv7Jao9+5QFuYMJ[/tex]合成,是椭圆极化波。这也是上述所指的“某特殊入射角”情况。
举一反三
- 什么是电磁波在媒质分界面的全反射现象和全折射现象?什么是临界角和布儒斯特角?一个任意极化波由空气斜入射到一介质界面,以什么角度入射才能使反射波为线极化波?说明原因。
- 均匀平面波从[tex=5.214x1.214]omwxHC/vPYqbk2IRuIE+OOOCBNqOlC9EZMcGFO9yKX7U2j3t2z7y7V+VvsusVvV/[/tex]的理想电介质中斜入射到与空气的分界面上. 试求:若入射波是圆及化波,而只希望反射波成为单一的直线极化波,应以什么入射角入射?
- 当均匀平面波垂直入射于理想介质分界面时,入射波和反射波叠加形成驻波。
- 中国大学MOOC: 均匀平面波由空气垂直入射到理想介质平面,若入射波是左旋圆极化波,则反射波和折射波分别为( )。
- 一圆极化平面电磁波自折射率为[tex=0.5x1.286]w9szX5MVVkKzPTQtDmrYaA==[/tex]的介质斜入射到折射率为[tex=0.5x1.286]7rcVY9u25Rg5EdwYVzpzgg==[/tex]的介质,若发生全透射且反射波为一线极化波,求入射波的入射角。
内容
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任意极化的均匀平面波以布儒斯特角入射在介质表面时,反射波为垂直极化波。
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均匀平面波对理想介质分界平面斜入射时,反射系数和透射系数与入射波的极化有关 A: 正确 B: 错误
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当均匀平面波垂直入射于理想介质分界面时,入射波和反射波叠加形成驻波。 A: 正确 B: 错误
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一圆极化波以布儒斯特角从理想介质斜入射到空气中,则在空气中的反射波为单一的线极化波。
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左旋圆极化均匀平面波入射到理想导体分界面,则反射波的极化方式为()。 A: 左旋圆极化波 B: 右旋圆极化波 C: 右旋椭圆极化波 D: 左旋椭圆极化波