渐逝波

✍ dations ◷ 2025-11-16 10:21:45 #光学,电磁学

渐逝波(evanescent wave),又称为消逝波或,隐失波,是指当光波从光密介质入射到光疏介质时,发生全反射而光疏介质一侧所产生的一种电磁波。由于其振幅随与分界面垂直的深度的增大而呈指数形式衰减,而随切线方向改变相位,因此也是一种表面波。渐逝波是近场的,强度随着呈指数衰减的,没有被吸收的,其解是距边界的距离x的函数。渐逝波作为波动方程的解,可以运用于任何波动方程。形成于两种拥有不同的波动性质的介质的边界上。在距离表面三分之一波长的距离下最为强烈。特别的,渐逝波可以发生在除了光学的其它情况下,如电磁辐射、声学、机械波的情况下。

当光由光密介质(折射率为 n1)入射到光疏介质(折射率为n2)时,入射角为θi则折射角由斯涅尔定律(Snell’s law)可得为θt,可由以下数学式表示: n 1 sin θ i = n 2 sin θ t {\displaystyle n_{1}\sin \theta _{i}=n_{2}\sin \theta _{t}}

接着改变入射角θi使其慢慢增大,直到折射角θt为90度,我们称此入射角为临界角θc,接着继续增加入射角 θ i {\displaystyle \theta _{i}} 使其大于临界角 θ c {\displaystyle \theta _{c}} ,此时光波产生全内反射。

在光密介质 n 1 {\displaystyle n_{1}} 内,反射波与入射波干涉,在界面附近形成驻波,而极小部分的能量会渗入光疏介质 n 2 {\displaystyle n_{2}} ,电磁场会透出一段距离并沿着界面传播此即为渐逝波。

渐逝波的强度是随着与界面传播的距离成指数衰减的关系,透出一小段距离 δ z {\displaystyle \delta _{z}} 称为穿透深度dp(depth of penetration),其定义为当穿透之光波强度减弱至原光波强度的三分之一(1/e=36.8%)时的距离。

δ z = λ 2 π ( n 1 n 2 ) 2 sin 2 θ i 1 {\displaystyle \delta _{z}={\frac {\frac {\lambda }{2\pi }}{\sqrt {\left({\frac {n_{1}}{n_{2}}}\right)^{2}\sin ^{2}\theta _{i}-1}}}}

采用受抑全内反射的方法可以探测该渐逝波的衰减程度,因此其可用来测量两表面间的距离,进而得知上下两表面的共同粗糙度。

渐逝波在各个领域都有广泛的应用。在光学上特别广泛。例如利用渐逝波原理制成的分光镜如图。

如果只有单片棱镜,光线发生全反射。而使用两片棱镜,改变棱镜间的空气间隙大小,则能改变分光的比例。同样的原理,也可以在光纤的外层上加一光密物质从而得到光纤内部的性质。

相关

  • doi数字对象标识符(英语:Digital Object Identifier,简称DOI)也称数字对象识别号、数字对象识别符、数字对象标识符、数字对象唯一标识符等,是一套识别数字资源的机制,涵括的对象有影
  • 都柏林都柏林(英语:Dublin;爱尔兰语:Baile Átha Cliath)是爱尔兰共和国的首都以及最大的城市,靠近爱尔兰岛东岸的中心点,位处都柏林郡的利菲河(River Liffey)河口、都柏林地区的中心。都柏
  • 切哈诺沃阿龙·切哈诺沃(希伯来文:אהרן צ'חנובר‎,1947年10月1日-),中文名齐揩华,以色列生物学家。由于发现了泛素调解的蛋白质降解,与阿夫拉姆·赫什科、欧文·罗斯一起获得了200
  • 室内美式足球室内美式足球(Arena Football)是由前合众国美式足球联盟(英语:United States Football League)(United States Football League)和国家美式足球联盟(National Football League)主管吉
  • 临界角全内反射(英语:Total Internal Reflection),又称全反射,是一种光学现象。当光线经过两个不同折射率的介质时,部分的光线会于介质的界面被折射,其余的则被反射。但是,当入射角比临界
  • 除虫菊酯除虫菊酯,存在于除虫菊(一种菊科植物)的叶子、茎杆,特别是花中,对昆虫具有很强的毒杀作用。把除虫菊的花收集起来晾干,与木屑、香料等混在一起做成烟熏剂,点燃后,除虫菊酯即可随烟雾
  • 台视综合台台视综合台,是台湾电视公司(台视)旗下的无线数字电视频道,原名为台视健康娱乐台,于2010年10月1日改为现名。而后陆续在数位有线电视系统上架。使用期间:2007年12月31日至2008年7月
  • 韦斯特布鲁克韦斯特布鲁克(英语:Westbrook)是美国缅因州坎伯兰县的一个城市。面积44.2平方公里。1814年2月14日设镇,1891年设市。文化 | 政府 | 地理 | 历史 | 州长奥古斯塔安德罗斯科金县 |
  • 广饶县坐标:37°03′N 118°24′E / 37.050°N 118.400°E / 37.050; 118.400广饶县是隶属山东省东营市的一个市辖县,位于山东省中部偏北,东营市南部,行政区划代码370523。北连东营区,
  • 硫化钇硫化钇是一种无机化合物,化学式为Y2S3。氧化钇和硫化氢与二硫化碳的混合气体在1270~1370 K反应,可以得到单斜晶系的δ-Y2S3。其中,硫化氢与二硫化碳可由NH4CNS的热分解反应制得