光波在金属表面的透射和反射

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1、§1-9光波在金属表面的透射和反射一、前八节内容回顾二、金属中的透射波：三、金属表面的折、反射波：第一节麦克斯韦方程组来源于人们对电磁场的基本认识：1：静电场、静磁场及其表现在静止电荷周围有静电场，在恒定电流周围有静磁场。电场的表现为：处在电场中的带电物质要受到电场力的作用，这个力的大小和方向与描述电场的物理量—电场强度E有关。磁场的表现为：处在磁场中的带电物质要受到磁场力的作用，这个力的大小和方向与描述磁场的物理量—磁感应强度B有关。第一节麦克斯韦方程组电场和磁场由带电物质及其运动产生，并通过对带电物质的作用而表明其存在。2：电磁场是矢量场：E和

2、B都是矢量3：电荷做加速运动时，所产生的电磁场将随着时间变化，E和B不仅是位置坐标r的函数，还是时间t的函数。麦克斯韦把稳恒电磁场（静电场和稳恒电流的磁场）的基本规律推广到交变电磁场的普遍情况而得到麦克斯韦方程。第一节麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组指出了函数E、B和电荷分布及运动的关系，特别指出了E和B变化之间的关系。2.积分形式的麦克斯韦方程组式（1）：电荷可以单独存在，电场是有源的。式（2）：磁荷不可以单独存在，磁场是无源的。式（3）：变化的磁场产生电场。式（4）：变化的电场产生磁场。第一节麦克斯韦方程组3.微分形式的麦克斯韦方程组（5）式表明：电

3、位移矢量起止于存在自由电荷的地方（6）式表明：磁场没有起止点；（7）式表明：磁感应强度（磁通密度）的变化会引起环行电场；（8）式表明：位移电流和传导电流一样都能产生环行磁场。第二节电磁场的波动性讨论在无限大的、各向均匀、透明、无源媒质中的电磁波。“均匀”和“各项同性”意味着是与位置无关的标量。透明意味着无源是指第二节电磁场的波动性麦克斯韦方程的形式变为：第二节电磁场的波动性由此可得：与标准波动方程比较:可知：§1-3平面电磁波波动方程的平面波解上式也可以只取一种形式§1-3平面电磁波若取一余玄函数（周期为2）作为波动方程的特解,则有平面简谐波：§1

4、-3平面电磁波一般坐标系下的平面波的波函数：复数形式的波函数：复振幅§1-3平面电磁波平面电磁波的性质1.电磁波是横波2.E和H互相垂直构成右手螺旋系统3.E和B同相:§1-4球面波和柱面波球面波的波函数球面波的复振幅柱面波的波函数柱面波的复振幅§1-5光波的辐射辐射能：电场的能量密度磁场的能量密度为两者之间的关系总电磁波能量密度为：定义波印廷矢量S表示电磁波所传递的能流密度§1-5光波的辐射在物理光学中，通常把辐射强度的平均值称为光强度，以I表示，由上式知在许多场合比例系数并不重要，故常写为：§1－6电磁场的边值关系在光学中，常常要处理光波

5、从一种介质到另一种介质的传播问题，由于两种介质的物理性质不同（分别以1、1和2、2表征），在两种介质的分界面上，电磁场将不连续，但他们之间仍存在一定关系，通常把这种关系称为电磁场的边值关系。总结为：§1-7光在两个介质分界面上的反射和折射一、反射定律和折射定律：由<1>上式对任何时刻t都成立，则即：入射波，反射波，折射波频率相同。<2>上式对界面上的位置矢量r都成立则§1-7光在两个介质分界面上的反射和折射二、菲涅尔公式：1.入射波电场只有s分量的情形：12HipEtsHtpEisErsHrpKiKrKtθiθrθt···§1-7光在两个介质

6、分界面上的反射和折射2.入射波电场只有P分量波的情形Kt··12EipHisErpEtpHrsHtsKiK΄iθiθrθt§1-7光在两个介质分界面上的反射和折射利用折射定律，这四个关系式可以改写成不显含折射率的形式：此即为菲涅耳公式。§1-7光在两个介质分界面上的反射和折射3.折、反射波性质的进一步讨论：(1)n1n2情形：有半波损失：布儒斯特角正入射时：i=0，t=0§1-7光在两个介质分界面上的反射和折射折、反射波从入射波获得的辐射能量容易证明：R+T=1§1-7光在两个介质分界面上的反射和折射(2)n1>n2情形：此时不再存在位相突变

7、。临界角，用c表示ic时，全反射：§1-8全反射关于全反射时的位相变化§1-8全反射显然sinθ1=n时,即θ1等于临界角θc时,入射光为线偏振光，反射光也为线偏振光。θ1>θc时，由于δ的存在将会使入射的线偏振光变为椭圆偏振光。§1-8全反射倏逝波：全反射下第二介质中存在的透射波。透射波的波函数可写为透射波是一个沿x方向传播的、在z方向按指数规律变化的波，波长：速度：§1-9光波在金属表面的透射和反射二、金属中的透射波：与前面讨论的均匀透明介质相比,金属最显著的特点是：一般的它为良导体。即有：电导率σ≠0，且。这里是介电常数，是作用于

8、金属上的外界电磁场的角频率（上式表明，金属是否为良导体，不仅与它的σ大小有关，还与外场的频率有关。）§1-