複製鏈接
請複製以下鏈接發送給好友

受抑全反射

鎖定
受抑全反射是指受抑全內反射的透過率與氣隙厚度、入射光偏振特性、波長和入射角的關係;用實驗證明由多光束干涉效應更能合理地描述此效應。
系統研究了受抑全內反射的透過率與氣隙厚度、入射光偏振特性、波長和入射角的關係;用實驗證明由多光束干涉效應更能合理地描述此效應;所得結果為該的合理應用提供了依據。
中文名
受抑全反射
外文名
Frustrated Total Reflection
性    質
全反射
學    科
物理
領    域
物理

目錄

受抑全反射概念

如果,我們取兩個密介質區域,中間夾着一薄層的疏介質,例如一層厚度與入射光波波長大小相當的空氣薄層,讓光束透過自密介質區射向空氣層,則光會透過薄層,再進入對向的密介質區。這種入射角大於臨界角
,而又能超越障礙,透射到另一介質的現象,稱為受抑全反射(Frustrated Total Reflection)。 [1] 
這種現象的產生是由於當發生全反射時,電磁場並非完全沒有進入疏介質;只是進入疏介質區域的電磁場強度以指數式衰減的形式消失。所以在全反射的狀態之下,仍然有部分電磁場進入疏介質薄層後再進入對向的密介質區,只不過這種電磁波的強度會隨着光波行進距離越遠而很快耗損殆盡。
量子力學中的量子穿隧效應,實與此相當。

受抑全反射原理

受抑全反射分析全反射

雖然在普通的全反射條件下,光線全部回到入射介質之中,但是卻有一相位的變化,即半波損失。而波矢量相位躍變也意味着矢量的複數域分解。通過理論計算,仍可以發現光線在復域的折射。
將入射光分解為s光和p光。以s光為例,在界面上,有ts=2sinθ2cosθ1/sin(θ12),而全反射時,n1sinθ1=n2sinθ2,sinθ2>1,cosθ2為一個虛數,θ2亦為虛數,即光在復域傳播,而ts亦為複數。這種光稱為倏逝波,僅僅是一種表面現象。隨着深入折射介質,其幅值按指數衰減,在兩個波長的距離外幾乎可以忽略。可以預見,在經過一定的距離以後,ED/2<hν,不會再有新的光子從折射介質出來,通過能量守恆定律可知,普通全反射的能量將全部回到入射介質。

受抑全反射簡介

上述分析的條件在於光深入折射介質衰減到足夠小,但如果折射介質相對於波長而言十分薄。那麼由光路可逆原理,復域的光可以回到實域當中。這種結構有3層,在折射介質之後還有一個高折射率的介質。不同於全反射的結果,受抑全反射只有部分光線會回到入射介質,其餘部分透過中間層進入第三介質。通過人為的控制中間層的厚度(即倏逝波的衰減程度)可以任意控制反射光與透射光之比。

受抑全反射應用

光導纖維就是利用了內全反射這一原理,由於反射時沒有光線的損失,因此信號可以傳輸到極遠的距離,廣泛應用於內視鏡及電信上。海市蜃樓亦是由此一原理所生成,光線從較密的介質(冷空氣)進入到較疏的介質(近地面的熱空氣)。

受抑全反射參看

參考資料
  • 1.    李, 怡嚴. 28. 大學物理學 4 12th. 台北市: 台灣東華書局股份有限公司. 1988: 1461