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第三章 光波的传输;3.1 光波在各向同性介质中的传播;沿空间任意方向传播的平面波;E0;单色平面波的复数表达式;单色平面波复振幅的复数表达式;单色平面波复振幅的复数表达式;单色球面波; 简谐波是波动方程的解，有两类重要的基本解，即平面波和球面波。点光源发出的光波可认为是球面波。;单色球面波的推导;单色球面波的推导;单色球面波的推导;单色球面波;波 峰;3.1.2 平面电磁波场中能量的传播;3.1.2 平面电磁波场中能量的传播; 二、能流密度S （坡印廷矢量）;能流密度公式一推导：;;坡印廷矢量 ( poynting vector ) ;3.1.2 平面电磁波场中能量的传播;3.1.2 平面电磁波场中能量的传播 ;3.1.2 平面电磁波场中能量的传播;若用复指数形式表示：;3.1.2 平面电磁波场中能量的传播;介质中的平均能流密度; 光强与光场的平方成正比,在同种介质中常简单地表述光强为;3.1.3 相速度与群速度;3.1.3 相速度与群速度;3.1.3 相速度与群速度; 图中实线表示合成波，称为波包，虚线表示合成波的振幅变化。 合成波的速度，即波包上任一点向前移动的速度，亦即波包上等振幅面向前推进的速度。 它代表着波包具有的能量传播速度，为群速度。;3.1.3 瑞利群速公式;3.1.3 瑞利群速公式;3.1.3 瑞利群速公式;瑞利(英国 1842-1919);3.1.4 高斯光束的传播特性;3.1.4 高斯光束的传播特性;由于波动的特点，波束在传播过程中一般不能保持截面不变，因而波束宽度一般是 z 的函数。 当波束变宽时，场强也相应减弱，因此波的振幅一般也是 z 的函数。;沿 z 方向传播的激光束的表达式为：; 激光光波的波面（等相位面）是球面，但其球面半径 R 随距离 z 而变；当 z = 0 或 时， R都为无穷大，即为平面波。; 激光光波波面上的光场分布是高斯分布。其场强在中心（x=y=0）处最大，为（ω0 /ω）。 随着 x、y 增大，场强减小。 当 x2+ y2= ω2 时，场强降低到中心处的1/e， ω为光束的宽度。 ;z; ;3.1.4 高斯光束的传播特性;复习;3.1.5 光波在介质界面上的反射与折射;3.1.5 光波在介质界面上的反射与折射;3.1.5 光波在介质界面上的反射与折射;3.1.5 反射与折射定律;斯涅尔（荷兰1591-1626）;斯涅尔定律的推导;斯涅尔定律的推导;斯涅尔定律的推导;;S波和P波; 磁场S波（TE波—横向磁场）： 磁场垂直于入射面； 磁场P波（TM波—横向电场）： 磁场平行于入射面；;2、振幅关系 ——菲涅尔（Fresnel）公式;菲涅尔（Fresnel）公式——E⊥入射面;上述边界条件中的切向分量写为：;菲涅尔（Fresnel）公式 ——E⊥入射面 ;罚擒魔迭锹述函秩忽俞含旗缘自仲禾痕芋足式践轰岛泪藕僻港围藐徒痴褒光电子技术(第三章)课件光电子技术(第三章)课件;菲涅尔（Fresnel）公式 ——E//入射面;巢奢酣列怪坷绎塑辖贬贝馆翼来奥圭曰渗砷捞学休股杠穿年睦煮政纤说悯光电子技术(第三章)课件光电子技术(第三章)课件;菲涅尔（Fresnel）公式;菲涅耳（法国1788-1827）;菲涅尔（Fresnel）公式分析;菲涅尔（Fresnel）公式分析; 在θ1+θ2=90o的特殊情况下，E平行于入射面的分量没有反射波，因而反射光变为垂直于入射面偏振的完全偏振光。 这情形下的入射角为布儒斯特角。;布儒斯特(Brewster)定律; 满足布儒斯特(Brewster)定律的条件下折射光中平行振动多于垂直振动。;布儒斯特(Brewster)定律; 所以当光线以起偏振角入射时，反射光和折射光的传播方向互相垂直，即： ; 由斯涅耳法则可知，上述情况是在入射角满足下列条件时产生的。;布儒斯特(苏格兰1781--1868) ;复习;3、全反射;古斯－汉森(Goos-Haenchen)位移 ;古斯－汉森(Goos-Haenchen)位移 ;古斯－汉森(Goos-Haenchen)位移;x; 全反射波的相位比入射波的相位超前Φ，因为Φs和Φp不相等，所以反射光中会出现两个成分的相位差，成为椭圆偏振光。 菲涅耳棱镜正是利用这一原理，通过2次全反射将直线偏振光变成圆偏振光。;椭圆偏振光 ;3.2光波在各向异性介质中的传播;各向异性介质中D与E的关系;3.2.1各向