渐逝波

✍ dations ◷ 2025-03-07 10:11:56 #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

  • 细胞信息传递细胞信息传递(英语:cell signaling)是一个主管细胞基本活动并协调细胞行为的复杂沟通系统。细胞对周遭微环境进行感知与正确回应的能力是其发展、修复组织、免疫以及体内正常动
  • 潜在语义学潜在语义分析(Latent Semantic Analysis),是语义学的一个新的分支。传统的语义学通常研究字、词的含义以及词与词之间的关系,如同义,近义,反义等等。潜在语义分析探讨的是隐藏在字
  • 换能器换能器是将一种形式的能量转化成另一种形式的器件。这些能量形式包括电能、机械能、电磁能、光能、化学能、声能和热能等。虽然“换能器”这一术语一般表示一种感测器,事实上
  • 切萨雷·贝卡里亚切萨雷·贝卡里亚,或译贝加利亚(Cesare Beccaria 1738年3月15日-1794年11月28日)是意大利法学家、哲学家、政治家。他以作品《论犯罪与刑罚》(1764年)而闻名,在此书中他深刻批评刑
  • 台北新公园二二八和平公园,原名为台北公园,后改称台北新公园,是一座位于台湾台北市中正区的公园,北起襄阳路、南至凯达格兰大道、西为怀宁街、东为公园路,占地71,520平方米,邻近总统府、外交
  • 磷脂酸磷脂酸(Phosphatidic acid,缩写PA)是一种常见的磷脂,也是细胞膜的组成成分。磷脂酸是最简单的二酰基甘油磷脂。磷脂酸分子含有甘油骨架,甘油的1号位羟基被饱和脂酰基取代,2号位羟
  • 军事组织军事组织,意指依据类别或功能,将武装部队组织起来,使其成为一个阶层化结构分明、可灵活运用、利于作战的团队。或者一个组织带有军事性质,拥有武装力量,并以此力量推动其目的,该组
  • 海林檎纲海林檎(cystoids)是已灭绝的一类棘皮动物,是棘皮动物中骨骼组织最简单的一纲。形状为球形,与苹果类似,故名(林檎为苹果的古称)。它们和海百合有惊人的相似处,都是利用茎节附着在基底
  • 水星-宇宙神7号水星-宇宙神7号是美国国家航空航天局进行的水星计划中的一次载人任务,于1962年5月24日在卡纳维拉尔空军基地发射。航天器被命名为曙光7号,三次进入地球轨道,宇航员为斯科特·卡
  • 费利克斯·布洛赫费利克斯·布洛赫(德语:Felix Bloch,1905年10月23日-1983年9月10日),瑞士物理学家,1952年诺贝尔物理学奖获得者。1901年:伦琴 / 1902年:洛伦兹、塞曼 / 1903年:贝克勒、皮埃尔·居里、