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[科普中国]-受抑全反射

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受抑全反射是指受抑全内反射的透过率与气隙厚度、入射光偏振特性、波长和入射角的关系;用实验证明由多光束干涉效应更能合理地描述此效应。

系统研究了受抑全内反射的透过率与气隙厚度、入射光偏振特性、波长和入射角的关系;用实验证明由多光束干涉效应更能合理地描述此效应;所得结果为该的合理应用提供了依据。

概念如果,我们取两个密介质区域,中间夹着一薄层的疏介质,例如一层厚度与入射光波波长大小相当的空气薄层,让光束透过自密介质区射向空气层,则光会透过薄层,再进入对向的密介质区。这种入射角大于临界角 ,而又能超越障碍,透射到另一介质的现象,称为受抑全反射(Frustrated Total Reflection)。1

这种现象的产生是由于当发生全反射时,电磁场并非完全没有进入疏介质;只是进入疏介质区域的电磁场强度以指数式衰减的形式消失。所以在全反射的状态之下,仍然有部分电磁场进入疏介质薄层后再进入对向的密介质区,只不过这种电磁波的强度会随着光波行进距离越远而很快耗损殆尽。

量子力学中的量子穿隧效应,实与此相当。

原理分析全反射虽然在普通的全反射条件下,光线全部回到入射介质之中,但是却有一相位的变化,即半波损失。而波矢量相位跃变也意味着矢量的复数域分解。通过理论计算,仍可以发现光线在复域的折射。

将入射光分解为s光和p光。以s光为例,在界面上,有ts=2sinθ2cosθ1/sin(θ1+θ2),而全反射时,n1sinθ1=n2sinθ2,sinθ2>1,cosθ2为一个虚数,θ2亦为虚数,即光在复域传播,而ts亦为复数。这种光称为倏逝波,仅仅是一种表面现象。随着深入折射介质,其幅值按指数衰减,在两个波长的距离外几乎可以忽略。可以预见,在经过一定的距离以后,ED/2