平面電磁波的反射和折射

設入射波為均勻平面波，入射波矢與界面法線所張的平面為入射面。 1

平面電磁波的反射和折射

正文

平面電磁波在介質界面上發生的現象。電磁波（包括光）由一種均勻各向同性介質中傳播到與另一種均勻各向同性介質的分界平面上,就分向兩種介質中傳播,向第一種介質中傳播的是反射波，向第二種介質中傳播的是折射波。電磁波的反射和折射的強度和相位，由界面處電磁場的邊界條件確定。
設入射波為均勻平面波，入射波矢與界面法線所張的平面為入射面。根據電場的邊界條件，在分界面上電場強度的切向分量連續，由此得出反射波矢和折射波矢都在入射面內，其中反射波也是均勻平面波，它的傳播方向與界面法線的夾角（反射角）等於入射方向與界面法線的夾角（入射角）。至於折射波則可分為兩種情形：
①介質2的折射率大於介質1的折射率，即n2>n1,或雖然n1>n2,但入射角θi滿足的情形。這時折射波也是均勻平面波，令折射波的傳播方向與界面法線的夾角（折射角）為θt，則θt與θi有關係式：

這就是光學上的斯涅耳定律。
②n1>n2而且的情形，這時折射波不是均勻平面波，它的振幅沿著進入介質的深度而逐漸衰減到零。反射波的振幅則與入射波相同。這種現象稱為全反射現象。
反射波、折射波與入射波振幅之間的關係也可根據邊界條件求出。分別考慮電場強度垂直於入射面和平行於入射面兩種情形，根據界面處E和H的切向分量連續性可得：在界面上

，
，
，
，

這四式合稱為菲涅耳公式，式中E為復振幅，下標 r表示反射，t表示折射，⊥表示垂直於入射面的分量,∥表示平行於入射面的分量。根據菲涅耳公式，在恰好符合θi+θt=90°的特定入射角（稱為布儒斯特角）上，反射波平行入射面的分量Er∥=0，這是由於反射波是由介質2中的極化電流的輻射所引起的，而在這個特定的入射角上，反射波的傳播方向剛好是這極化電流輻射場為零的方向，這種現象稱為全偏振現象。

配圖

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