电磁波在正负折射率介质分界面上的折射与反射

最近的理论和实验证明了人工合成负折射率材料的可能性。本文详细研究了电磁波在正、负折射率介质分界面上的折射与反射规律，归纳出了不同情形下的Snell定律，并推广了菲涅耳定律。此外还发现，在正负折射率介质的分界面上依然存在全反射，全反射时的表面波能量有向前传播的，也有向后传播的，负折射只改变折射方向，不改变反射与透射场强的幅度。     

关于全反射的几个问题

一般情况下,光的反射和折射是同时发生的．当光通过两种透明介质的分界面时,入射光就分为折射光和反射光两部分,它们的方向由折射定律和反射定律决定．然而,光由光密介质射入光疏介质,入射角大于等于临界角时,就不再有折射光线,入射光全部被反射了,这就是全反射现象．那么,全反射现象如何解释呢？笔者就此作一讨论．一、全反射现象的理论分析１８６４年,麦克斯韦提出了光的电磁理论,认为光振动是电磁振动,光波是某一波段的电磁波．因此,光通过透明介质的分界面时,其性质必须由电磁场理论来分析．电磁波是横波,它的电场强度Ｅ…     

几何光学中成像公式的讨论

在学习几何光学中，我们发现其公式比较繁多，要逐一死记并非易事。下面介绍由薄透镜物像公式出发．把单球面折射、反射的成像公式，厚透镜成像公式方便地导出，以便于记忆。在光学教科书中，均导出了薄透镜成像公式，其形式为：这里，n1──物方介质折射率n2──像方介质折射率n──透镜本身材料折射率S──物距S1──像距。1薄透镜高斯公式得薄透镜的高斯公式：（2）2单球面折射成像公式为单球面折射物像公式。对于（3）式，两边同除以得和像方焦距得球面折射成像的高斯公式为：3球面反射物像公式为单球面反射的成像公式。同样引入f1＝f…     

平面电磁波在任意运动介质界面上的反射、折射及其应用

平面电磁波在静止介质界面上的反射、折射及其应用,在一般电动力学教材中都有比较详细的论述〔1〕,然而在运动介质界面上的反射、折射及其应用并未涉及。本文拟从狭义相对论的观点就这方面的问题进行初步探讨。 关于介质界面的运动速度和界面法线方向平行的电磁波在界面上的特性已有学者讨论过〔2〕,〔3〕,本文着重从波矢量k和角频率ω在运动界面上的关系入手,进一步讨论任意运动界面的平面电磁波的反射、折射。最后应用所得结果分析运动介质界面反射时波长变化。     

光学元件增透膜的电磁理论研究

本文利用平面单色电磁波在介质界面上的反射和透射行为研究了光学元件增透膜的物理实质,并且给出了光学元件增透膜厚度和折射率所满足的两个条件。     

利用布儒斯特角测定水的折射率

折射率是光学材料的重要参数之一,在科研和生产实际中常常需要测定它。测定透明介质折射率的方法可分为两类：一类是应用折射、反射及全反射定律,通过准确测量相关的角度来测定折射率的几何光学方法,比如最小偏向角法、掠人射法、全反射法和位移法等;另一类是利用光通过介质（或由介质反射）后,透射光的位相变化（或反射光的偏振态变化）与折射率密切相关的原理来测定折射率的物理光学方法,比如布儒斯特角法、干涉法和椭偏法等。     

虹与霓产生的原理分析

许多文章中都谈到了虹与霓，关于虹的解释是由于太阳光为复色光，其中水对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大。当太阳光射入空气中的小水珠时，经折射——反射——折射后方向不同所致。霓的产生是由于太阳光射入空气中的小水珠后，经折射——反射——反射——折射后方向不同所致。由于霓由于太阳光在小水珠中多了一次反射，光强有所减小，     

分层介质等效电磁参数理论推导的新方法及仿真验证

基于电磁理论中极化强度矢量的定义和在电小尺寸条件下多层介质总阻抗的公式,用两种新方法推导出分层介质等效电磁参数的一般公式。两种方法的结果相同,也与现有文献中基于电容串并联方法的导出结论相一致。在此基础上,用分层复合介质构造了一种各向异性零折射率超材料,用COMSOL软件仿真了电磁波在常规介质和该种零折射率超材料分界面上传播的全反射现象,验证了该方法的正确性。     

光反射—折射实验在APPLE—Ⅱ上的演示

利用APPLE—Ⅱ的高分辨率绘图功能进行模拟实验,其特点是:直观、逼真、能解决诸如仪器不足、实验条件欠佳、直观性不强等因素的限制。本程序在APPLE—Ⅱ上运行后,可以使我们清楚地看到光在两种介质中的反射和折射现象,在键入一定的介质折射率N(1),N(2)情况下,还可以看到全反射过程。     

折射光线的作图法及其应用

在高中物理几何光学中采用几何作图法具有图象清晰、形象直观等特点 ,能够激发学生的学习兴趣 ,加深学生对基本概念和规律的理解 .然而对光在两介质界面所发生的折射现象 ,教材没有给出几何作图的方法 ,平时教师和学生只是估计画图 .若用折射定律作图 ,需查三角函数表 ,显得比较烦琐 .笔者在本文给出一种光在两种介质界面发生折射现象的尺规作图方法 ,能精确地作出折射光线 ,供教师在教学中参考 .一、光从空气到另一介质中的折射光线作图法设空气 (折射率为 1 )与某介质 (折射率为n)的界面为 MM′,来自空气中的一条入射光线 AO在界面 MM…     

双折射后晶体内的o光和e光的传播方向的确定

本文研究单色自然光入射到单轴晶体后产生双折射现象,所得的O光和e光在晶体内的传播方向和振动面,可利用晶体中波面的特点和惠更斯作图法来确定,使读者对这一问题有更进一步的认识和理解。     

单轴孪晶界面上的最大负折射角

Using the Maxwell's equations,we carry out theoretical analysis on the maximum incident and refractive angles at which negative refraction can be realized at the interfaces associated with conventional uniaxial media.In the numerical analysis,the largest incident and refractive angles at which refraction arises are obtained by optimizing directions of the optical axis of the uniaxial bicrystal.Meanwhile,the optical parameters of the ordinary uniaxial bicrystals (including homogeneity- junction and heterogeneity-junction) are given,and some representative laser wavelengths,the largest incident and refractive angles are obtained.The relation between the largest incident angles (or refractive angles) and refractive index is also discussed.     

简析负折射率及其效应

介绍了负折射率材料的发现及研究历史,简单分析由负折射产生的负群速度、逆多普勒频移、反常切伦柯夫辐射、完美透镜等各种效应,进一步讨论负折射材料的应用展望。     

利用折射表征盐水浓度

光从一种介质进入到另外一种介质,光的传播方向会发生改变。每一种物质都有其自身的光学特性,其物质本身特性决定了光从另外一种介质进入介质本身的折射情况,对于不同浓度的食盐水对应了相应不同的密度,同时也就对应了相应不同的折射率。本文所设计的装置可直接读出食盐水浓度。     

利用线阵CCD测定透明介质折射率的实验研究

将CCD测试技术引入物理实验,介绍了依据折射定律设计的能够测量任何透明介质折射率的仪器原理、使用方法及开设的部分实验内容,给出了对一些材料折射率的测量结果。     

负折射介质的物理特性

负折射介质具有许多独特的物理性质,即反常折射现象、自聚焦效应、逆Dopp ler频移和反常Cerenkov辐射等,这些性质为人们提供了控制光的全新手段,具有良好的应用前景。先回顾了负折射介质的研究历史,然后对负折射介质主要物理性质的物理机制进行了详细的解释,最后简单介绍了光子晶体负折射效应。     

On extending the concept of double negativity to acoustic waves

INTRODUCTION At this moment, novel concepts of “negative” media, having negative refraction and/or “double negativity” and their physical consequences and plausible applications are drawing considerable at- tention from the science and engineering community. In the past few years, considerable progress has been made in electromagnetic (EM) waves. It is our wish to generalize such concepts to acoustic waves. Since the concept of negative refraction, negative constitutive relationships…     

光子晶体滤波器的滤波品质调制因素研究

利用传输矩阵法理论,通过数值计算模拟的方法,研究各种结构参数对光子晶体滤波器滤波品质的调制机制,结果表明:对于双正介质光子晶体,当光子晶体或光子晶体量子阱的排列周期数越大,或基元介质高折射率介质的折射率越大,光子晶体滤波器的滤波品质越高;对于单负介质光子晶体,当光子晶体介质层厚度越大,光子晶体滤波器滤波品质也越高;当双正介质光子晶体的介质换成双负介质时,光子晶体滤波器的滤波品质会降低,但随着双负介质折射率的负值增加,滤波品质会上升。光子晶体或光子晶体量子阱结构参数对滤波器品质的调制机制,为设计光子晶体滤波器以及形成其有效调制机制提供理论参考。     

变折射率介质中光线的弯曲

文章以费马原理为基础，推导了一维渐变折射率介质中光线方程满足的微分方程；讨论了光线弯曲情况与介质折射率变化之间的关系；给出了与几种曲线型光线对应的介质折射率分布．这些分析展示了渐变折射率介质中光线与均匀介质中光线的差异，对理解和解释变折射率介质中的光学现象有一定帮助．