渐逝波

✍ dations ◷ 2025-07-23 00:00:38 #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

  • 醛糖醛糖(英语:Aldose) 是一类单糖,每个分子含有一个醛基,化学式的规律为CnH2nOn(n≥3)。甘油醛是构造最简单的醛糖,这种糖只含有3个碳原子。果聚糖:菊粉 · 果聚糖β2→6甘露聚糖:低聚
  • 积极治疗积极治疗(英文:Curative care)指的是所罹患的疾病因仍有痊愈(英语:Cure)机会,故而以治愈疾病为目的而采取的积极治疗策略。积极治疗与预防性治疗(预防性医疗)及和缓医疗不同。预防性
  • 回归年回归年(tropical year),也称为太阳年(solar year),是由地球上观察,太阳平黄经变化360°,即太阳再回到黄道(在天球上太阳行进的轨道)上相同的点所经历的时间。相对于分点和至点,精确的时
  • 残奥会残疾人奥林匹克运动会(英语:Paralympic Games),又译为帕拉林匹克运动会、伤残奥林匹克运动会,简称残奥会、残奥、帕奥,是一项为身心障碍者而举办的综合型国际体育赛事,词源由Parapl
  • 海因里希·施利曼海因里希·施里曼(德语:Heinrich Schliemann,1822年1月6日-1890年12月26日),德国商人和考古业余爱好者。出于一个童年的梦想,他毅然放弃了商业生涯,投身于考古事业,使得荷马史诗中长
  • 生理pH 7.4pH,亦称pH值、氢离子浓度指数、酸碱值、(音ㄌㄧㄥˊ)标值,是溶液中氢离子活度的一种标度,也就是通常意义上溶液酸碱程度的衡量标准。这个概念是1909年由丹麦生物化学家瑟伦·索伦
  • 萨伊定律萨伊定律(英语:Say's Law),也称作萨伊市场定律(Say's Law Of Market),是一种在19世纪初流行的经济思想定律,为19世纪的古典经济学的思想和主流的经济思想。该定律得名来自19世纪的法
  • 数 (语法)有的语言中,名词、代词、形容词、动词有数的范畴。大部分区分数的语言中,一般只有单数和复数,而一些语言中亦有双数(例如阿拉伯语和古希腊语等)、三数(例如多罗马科语)、微数(Paucal
  • 外泌汗腺外泌汗腺(英语:eccrine sweat gland),又名小汗腺,是人体主要的汗腺,存在于几乎所有皮肤,尤以手掌和脚掌的密度为最高,头部次之,躯干及四肢较少,在其他哺乳动物中则较为稀疏,主要存在于
  • 台北县 (日治时期)たいほくけん台北县(たいほくけん )(1895年-1901年),是台湾日治初期的一个县级行政区划。1895年(明治二十八年)6月28日创立之际,系由清治末期的台北府改制而成,辖区范围涵盖北台湾,约