渐逝波

✍ dations ◷ 2025-11-27 12:45:01 #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

  • 分子力学分子力学采用经典力学来模拟分子体系。在分子力学中,使用分子力场方法计算出所有系统的势能。分子力学可用于研究小分子,也可用于研究具有成千乃至上百万原子数的大型生物系统
  • 磨牙磨牙(英语:Bruxism)指的是牙齿过力相互摩擦、下巴过力咬合的情况。磨牙症是一种人无意识地磨牙或咬牙的状况。 睡眠磨牙症是晚上这样做。 它通常与日常精神压力有关。有些人白
  • 低碳酸血症低二氧化碳血症(英语:Hypocapnia)也称做低二氧碳血症,是指人体处于血中二氧化碳浓度偏低的情况。低二氧化碳血症通常是由于过度换气症候群而发生,也就是由于过快或过深的呼吸导致
  • Scsub2/subSsub3/sub硫化钪是一种无机化合物,化学式为Sc2S3。它是黄色固体。Sc2S3的晶体结构和氯化钠结构相似,基于立方密集排列的阴离子。但氯化钠阴离子晶格中的所有八面体空隙被其阳离子占据,而
  • 帕提亚帕提亚是伊朗东北部的一个地区,最著名为历史上安息帝国的文化及政治中心。地理上,为大呼罗珊的西部。约存在至前3世纪至3世纪之间。
  • 神秘学神秘学,或隐秘学、玄秘学(英语:Occult)是指秘密的知识、或超自然的知识,与之相对的是以事实和可以被测量的知识作为基础的各种科学。这个名词有时被用来意指一些只为特定人口
  • ɽ̊清卷舌闪音是一种辅音,国际音标(IPA)记作⟨ɽ̊⟩,X-SAMPA音标则写作r`_0。此音在迪维西语的一些方言中,被当作是/ʂ/的另一种发音。清卷舌闪音的特征包括:当符号成对出现时,左边的
  • 车臣人和印古什人的强制流放扁豆行动,是1944年2月23日起苏联因车臣人和印古什人在第二次世界大战期间于北高加索叛乱进行的强制人口转移活动,由苏联内务部首脑贝利亚执行,车臣-印古什苏维埃社会主义自治共
  • α-变形菌α-变形菌(Alphaproteobacteria)是变形菌门(Proteobacteria)下的一个纲。此纲的成员变异性极大,且共通点极少,但他们确实系出同源。α-变形菌大多都是革兰氏阴性菌,而有些包内寄生
  • 孙贝孙贝是安哥拉中西部的城市,也是南广萨省的首府,位于海平面,气候干旱,每年平均降雨量470毫米,居民主要从事捕鱼业和小规模养殖,人口约26,00。