為什麼會發生半波損失?

時間 2021-05-30 10:24:35

1樓:

波在均勻介質裡,因為介質的阻抗 處處相同,所以傳播時不會發生反射。

設想波從介質1(阻抗為 )垂直射入介質2(阻抗為 ),因為邊界兩側阻抗不同,將發生反射。

設入射波為 ,則反射波為 (為了方便,這裡省略 ),其中反射係數

當 時,,反射波振幅 和入射波振幅 異號,所以有:

相對於「期待中」的 而言,相位減少了 ,這就是半波損失。

在光學中,折射率 相當於這裡的阻抗 , 較大(小)的介質稱為光密(疏)介質。因此,當光從光疏介質射入光密介質時,反射波會發生半波損失。

這當然只是垂直入射的情況,但是我們認識到,半波損失相當於反射率是負的,負號體現為相因子裡的-。對於更複雜的情況,我們也只需關注反射率的正負就可以了。

實際上關於光在介質介面上的反射率,更準確的表達由菲涅爾公式給出:

式中,為 光的反射率, 為 光的反射率。 為入射角, 為折射角。我們能看到它也有類似的形式。

這裡的 和 實際上是乙個複數:只是如果沒有發生全反射,顯然它總是實的,相位要麼不損失,要麼半波損失;而發生全反射時,由於折射不再發生, 不得不變成乙個純虛數 ,作為複數的反射率 將導致相位損失 。

具體地說:

\theta_2" eeimg="1"/>(光疏→光密)

,光有半波損失。

當 \pi/2" eeimg="1"/>,即 \theta_B=arctan(n_2/n_1)" eeimg="1"/>時, , 光有半波損失。

2. \theta_1" eeimg="1"/>(光密→光疏)

(1)(沒有發生全發射)

0" eeimg="1"/>,光沒有半波損失。

當 ,即 時, , 光有半波損失。

(2) arcsin(n_2/n_1)" eeimg="1"/>(發生全發射)

光和 光的相位損失 將由反射率 給出。

特別地,當 (掠入射), ,相位損失 半波損失。

2樓:簡潔明瞭

不得不說,每次重新回憶 「半波損失」這個概念的時候,都想罵人。「半波損失」,根本就沒有任何「損失」。這個概念的意思就是,好像兩端固定的繩子上的橫波一樣,在固定點出來的反射波剛好和入射波軸對稱,反射波波形就是入射波表示式中相位減去半個波長的樣子,就是表達乙個現象。

在電磁波中,垂直入射或者掠射的時候,這兩個波才平行,在波長足夠的時候,兩個波相遇的部分會干涉疊加

3樓:帶帶大法師

只考慮非磁性無損耗介質。一般地,我們用反射係數r這個量來描述反射光線和入射光線的關係:

垂直入射情況相對簡單,對於非磁性無損耗介質而言,垂直入射時的反射係數公式為:

其中 分別為入射介質和折射介質的折射率,且均為實數,進而有

當光線從光疏介質垂直入射光密介質時, , ,則

可見入射光與折射光相差了π個相位,即出現了半波損失現象,而相反情況下不會出現半波損失。因為已經有了其他答主非常詳細的回答,這一部分寫的比較簡短,大家可以研究一下答主Missbananafish的回答。

s光

s光的介面相位變化很簡單,先捏軟柿子。s光是指電場分量垂直於入射面的線偏振光,它的反射係數為:

其中 分別為入射角和折射角。為了保證整體的直觀與簡便,s光反射係數公式的推導將放在回答的末尾。進一步,有

當光由光疏介質光密介質時, ,即

且為實數,進而有

,相差π個相位,出現半波損失現象,相反情況下則不會出現半波損失。

p光

p光為電場量與入射面平行的線偏振光,其反射係數公式為:

,這個公式的推導同樣放到最後,然後我們對這個公式進行一點處理:

依次利用二倍角公式與和差化積公式,有:

要得到上式最終的正切關係,必須保證入射角與折射角之和不等於π/2,即:

當上式為0時,p光的反射係數也為0,此時的p光僅有折射光不含反射光,我們稱此時的入射角為布儒斯特角。

當光由光疏介質光密介質時,上式的分母部分恆大於零,反射係數的正負取決於入射角與布儒斯特角的大小關係。若入射角大於布儒斯特角,有:

\frac\Rightarrow tan\left( \theta_+\theta_ \right)<0\Rightarrow r<0" eeimg="1"/>

此時出現半波損失,反之沒有相位變化。

2. 當光由光密介質入射光疏介質時,反射係數的分子為負數,半波損失要求入射角小於布儒斯特角,即:

0\Rightarrow r<0" eeimg="1"/>

此時會出現半波損失現象。容易證明,由光密介質入射光疏介質時的布儒斯特角小於全反射角,當入射角大小在布儒斯特角與全反射角之間時,反射光不會出現相位變化。當發生全反射現象時,不論s光還是p光均會有相位變化,但此時的相位變化不是π,故不稱被為半波損失。

近日脫髮,心情低落,擇日再更

等我脫髮停止了就更新

4樓:冬冬懂東東

先看看s光和p光,然後再看看這個就ok啦。放在知乎上也是便於我自己以後查詢了,本來想著半波損失挺簡單的啊,沒想到這麼有趣。

5樓:Nicolas Li

要知道,只有在正入射和掠入射的情況下,反射波和入射波的電場向量是完全相反的。而對於斜射的情況,二者並非完全反向而是存在一定夾角,這種情況較為複雜,不能夠稱為半波損失。【可參考趙凱華《新概念光學》P282 相位關係與半波損失問題】

如何判斷是否存在半波損失?

獄婪 前面的回答如果不單指光波,而考慮機械波 聲波的話,預設是波密射入波疏無 垂直 但波疏射入波密有 機械波位移場 但是需要注意的是,壓力波恰好和位移波相反,波密射入波疏,在介面處壓力波動方程發生半波損失,介面處為node 位移波的antinode 波疏射入波密,壓力波動方程無半波損失,介面處為an...

地球突然被切成兩半會發生什麼?

走火入魔 劍氣的話預設為單純拉開原子之間的庫倫力好了,萬有引力下瞬間合併恢復原狀,沒嘛感覺。雷射的話強度能切割地球會產生高溫,大海沸騰,地球是沒嘛感覺,生態圈嘛 已登出 地球瞬間被切成兩半,但是重力又把兩半合在一起了。相當於無事發生。而劍氣影響到的生物也會被切成兩半,是生是死取決於切成怎樣的兩斷。 ...

安史之亂為什麼會發生?

阿修羅 這都是命啊,唐玄宗是成也安,敗也安,當年有乙個姓安的粟特人安金藏剖心明志,救了李旦和李隆基一家,從心理學上講,愛屋及烏,恨屋也及烏,如果某個地方的人對你有大恩或大仇,相信你對那個地方的其他人也會另眼相看,李旦李隆基父子生活在武則天的政治猜疑下,時時有被酷吏構陷的危險,在一次酷吏的刑訊逼供下,...