电磁波在介质表面反射过程中位相变化的分析

论文摘要

电磁波在两种介质表面上的反射与折射是电磁规律应用的典型实例，由此引出了一些重要的结论，如半波损失的存在、布儒斯特角的成因、全内反射的规律，体现了电磁学基本规律在信息技术、通信技术中的理论指导意义和其现实意义。本文在介绍菲涅耳公式的基础上，重点对光波在介质界面反射过程中的位相变化进行了研究，主要包括以下内容：1．由电磁场的基本理论、电磁场的边界条件及反射和折射定律推导出既能反映电磁波（光波）两个分量振幅间的大小关系，又能反映两个分量位相关系的菲涅耳公式。2．从菲涅耳公式出发，对反射光波在两种情况（在单介质界面上与在一介质层上下两表面）下发生的位相变化进行了定性的分析。发现光矢量各分量的位相的变化不仅与两介质的折射率有关还与入射角有关。但在定性分析中始终只考虑菲涅耳公式中符号对各分量位相变化的影响，没有考虑振幅的变化(始终认为E1S=E1P（即方位角β=45°）且振幅比不变)，这样并不能全面地反映出反射光合矢量的位相变化。3．对反射波在两种情况（在单介质界面上与在一介质层上下两表面）下发生的相位变化进行了定量分析，推导出表示入射、反射与折射光电矢量所对应的数学表达式，明确了位相的变化与两介质的折射率、入射角与方位角的关系。并详细讨论了对称薄膜中额外位相变化与各个量的关系。4．最后综合本文的理论计算讨论得出半波损失产生的条件及对称薄膜干涉中的额外程差产生条件。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪言
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外发展动态
• 1.3 论文主要内容及框架
• 第二章 菲涅耳公式
• 第三章 光波在介质界面上反射时位相变化的定性分析
• 3.1 光波在单介质界面上反射时的位相变化
• 3.1.1 光垂直入射时反射光的位相变化
• 3.1.2 光发生掠射时反射光的位相变化
• 3.1.3 光斜入射时反射光的位相变化
• 3.2 光在一介质层上下两表面反射时的额外位相变化
• 3=n₁记为n₁）'>3.2.1 对称薄膜（n₃=n₁记为n₁）
• 3#n₁）'>3.2.2 不对称薄膜干涉（n₃#n₁）
• 第四章 光波在介质界面上反射时位相变化的定量分析
• 4.1 光在介质中传播时的位相变化与光矢量的指向关系
• 4.1.1 平面偏振光
• 4.1.2 位相与偏振方向
• 4.1.3 光矢量指向的表达式
• 4.1.4 位相变化对光矢量指向的影响
• 4.1.5 光传播过程中的光矢量指向
• 4.2 光在单介质层界面上反射时的位相变化
• 4.2.1 菲涅耳公式中各分量的振幅关系
• 4.2.2 光在单介质层界面上反射时的位相变化
• 4.2.3 光在单介质层界面上反射时的位相变化另一求法
• 4.3 光在一介质层上下两表面反射时的额外位相变化
• 4.3.1 对称薄膜中两束反射光电矢量的数学表达式
• 4.3.2 对称薄膜中两束反射光电矢量的额外位相变化（额外位相差）
• 第五章 总结
• 5.1 结论
• 5.2 今后工作建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻硕期间发表论文