反射波和折射波的位相和偏振研究.doc

摘要:本文将平面电磁波分解为S（垂直）偏振波和P（水平）偏振波进行研究。按照麦克斯韦电磁场理论，分别推导出S偏振波、P偏振波在绝缘介质、理想导体、弱导电介质等介质表面在发生反射或折射情况下的菲涅耳公式。在以菲涅耳公式为基础，分别得到S偏振波、P偏振波在界面反射或折射前后相位变化关系的表达式以及反射系数的表达式,以此讨论界面反射后的偏振态变化。结合图形讨论电磁波入射角与反射系数、相移的关系规律。

讨论结果表明，线偏振光入射绝缘介质界面时，如果没有发生全反射，反射光依旧是线偏振光，但相对于入射面方位的电矢量要发生改变。全反射时，反射光一般来说是椭圆偏振光。椭圆偏振光要转会为圆偏振光必须要满足一定的条件。线偏振光入射在理想导体界面和弱导电介质时，一般情况下反射波和折射波为椭圆极化波，正入射和掠射时退化为线偏振光。

关键词 平面电磁波；菲涅尔公式；界面反射；相移；偏振态

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 研究背景-1

1.1.1 电动力学简介和发展-1

1.1.2 波动光学简介和发展-1

1.2 研究目的和意义-2

1.3 论文结构及内容-2

2 电磁波在介质界面上的反射和折射-3

2.1 电磁波的边值关系-3

2.2 反射和折射的基本规律-4

2.3 电磁波在界面上的振幅关系 菲涅耳公式-5

3 绝缘介质中的界面反射与折射-9

3.1引言-9

3.2绝缘介质内部的电磁波-9

3.3 绝缘介质界面入射电场垂直入射面（S偏振）情况-10

3.3.1 S偏振的振幅关系、反射系数-10

3.3.2绝缘介质中S偏振的反射、折射相位变化-11

3.4 绝缘介质界面入射电场平行入射面（P偏振）情况-11

3.4.1 P偏振光的振幅关系、反射系数-11

3.4.2 绝缘介质中P偏振光的反射、折射相位变化-12

3.5讨论n<n和n>n情况-12

3.6 绝缘介质界面全反射-15

3.6.1 绝缘介质中S偏振光全反射的反射相位变化-15

3.6.2 绝缘介质中P偏振光全反射的反射相位变化-15

3.6.3 绝缘介质全反射的讨论-16

4 理想导体中的界面反射与折射-17

4.1 引言-17

4.2 理想导体内部的电磁波-17

4.3 理想导体界面入射电场垂直入射面情况-18

4.3.1 S偏振光的振幅关系、反射系数-18

4.3.2 理想导体中S偏振光的反射、折射的相位变化-20

4.4 理想导体界面入射电场平行入射面情况-20

4.4.1 P偏振光的振幅关系、反射系数-20

4.4.2 理想导体中P偏振光的反射、折射的相位变化-21

4.5 讨论入射角、、取任意角-21

5 弱导电介质中的界面反射与折射-26

5.1 引言-26

5.2 弱导电介质内部的电磁波-26

5.3 弱导电介质界面入射电场垂直入射面情况-26

5.3.1 S偏振光的振幅关系、反射系数-26

5.3.2 弱导电介质中S偏振光的反射、折射的相位变化-28

5.4 弱导电介质界面入射电场平行入射面情况-28

5.4.1 P偏振光的振幅关系、反射系数-28

5.4.2 弱导电介质中S偏振光的反射、折射的相位变化-29

5.5 讨论入射角、、取任意角-30

6 其他特殊介质中的界面反射-34

6.1 磁性介质界面反射-34

6.1.1 S偏振情况-34

6.1.2 P偏振情况-35

6.2 单负材料界面反射-36

6.2.1 S偏振情况-36

6.2.2 P偏振情况-37

结论-38

致谢-39

参考文献-40