半波損失

半波損失

媒質密度和波速的乘積稱為波阻。波阻大的媒質稱為波密媒質,波阻小的媒質稱為波疏媒質。

波從波疏介質射向波密介質時反射過程中,反射波在離開反射點時的振動方向相對於入射波到達入射點時的振動相反,或者說,反射波相對於入射波相位突變π,這種現象叫做半波損失。

定義,原因,理論套用,

定義

從波動理論可知,波的振動方向相反相當于波多走(或少走)了半個波長。入射光在光疏媒質中前進,遇到光密媒質界面時,在掠射或垂直入射2種情況下,在反射過程中產生半波損失,這只是對光的電場強度矢量的振動而言。如果入射光在光密媒質中前進,遇到光疏媒質的界面時,不產生半波損失。不論是掠射或垂直入射,折射光的振動方向相對於入射光的振動方向,永遠不發生半波損失。
光的干涉現象是有關光的現象中的很重要的一部分,而只要涉及到光的干涉現象,半波損失就是一個不得不考慮的問題。
光在不同介質表面反射時,在入射點處,反射光相對於入射光來說,可能存在半波損失,半波損失可以通過直觀的實驗現象——干涉圖樣,來得到驗證。

原因

洛埃鏡實驗中,如果將螢幕挪近與洛埃鏡相接觸。接觸處為整個裝置的對稱中心,兩束相干波的波程差應為零,但實驗發現接觸處不是0級明條紋,而是暗條紋。這一事實說明洛埃鏡實驗中,光線自空氣射向平面鏡並在平面鏡上反射後有了量值為π的位相突變,這也相當於光程差突變了半個波長。
光在反射時為什麼會產生半波損失呢?這和光的電磁本性有關,可通過菲涅耳公式來解釋。
在任何時刻,我們都可以把入射波反射波折射波的電矢量分成兩個分量,一個平行入射面,另一個垂直入射面。有關各量的平行分量和垂直分量依次用指標p和s表示。以i1、i1´ 和i2分別表示入射角、反射角和折射角,它們確定了各波的傳播方向。以A1、A1´、A2來依次表示入射波、反射波和折射波的電矢量的振幅,它們的分量相應就是Ap1、Ap1´、Ap2和As1、As1´、As2。但由於三個波的傳播方向各不相同,必須分別規定各分量的某一方向為正,這種規入射光在光疏介質(n1小)中前進,遇到光密介質(n2大)的界面時定可任意(只要在一個問題的全部討論過程中始終採取同一種正方向選擇)。

理論套用

半波損失理論在實踐生活中有很重要的套用,如:檢查光學元件的表面,光學元件的表面鍍膜、測量長度的微小變化以及在工程技術方面有廣泛的套用。

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