渐逝波

✍ dations ◷ 2024-12-23 00:00:09 #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

  • 苯甲酰氯苯甲酰氯(C6H5COCl),也称苯酰氯,为无色发烟液体,具有刺激性气味。在实验室中,可由在无水条件下蒸馏苯甲酸和五氯化磷得到。苯甲酰氯的大规模制备则可通过使用氯化亚砜氯化苯甲醛得
  • 黑色金属黑色金属乃工业上对铁、铬和锰的统称。亦包括这三种金属的合金,尤其是合金钢及钢铁。与黑色金属相对的是有色金属。事实上纯净的铁及铬是银白色的,而锰是银灰色。由于钢铁表面
  • 蒙文蒙古文字是蒙古人用来记录蒙古语的文字。从蒙古人开始纪录自己的语言以来,在不同时期和不同地区使用过多种文字体系。室韦之蒙古部发迹于斡难河之时本来没有文字。1204年,成吉
  • 判例判决先例(英语:precedent、或英语:authority;又称判例、先例、前例),在普通法体系下指的是根据先前的法律案件(legal case)而建立起的法律原则或规范。遵循先例(拉丁语:Stare decisis)
  • 古城古城区是中华人民共和国云南省丽江市下属的市辖区。下辖: 西安街道、大研街道、祥和街道、束河街道、金山街道、开南街道、文化街道、金安镇、七河镇、大东乡和金江白族乡。
  • 丹麦及挪威威瑟演习作战是纳粹德国在第二次世界大战时向挪威和丹麦发起的袭击行动,德军代号为威瑟演习作战(德语:Weserübung),意即“威悉河演习”。纳粹德国在1940年4月9日当地时间4时15分
  • 滴漏式咖啡滴漏式咖啡(Drip brewing)是一种将水注入经烘焙以及研磨的咖啡豆中的冲泡咖啡的方式。水渗过研磨咖啡,吸收其焦油和香气,透过重力作用,流至过滤器的底部。冲泡过的咖啡渣(英语:used
  • 三峡坐标:24°56′04″N 121°22′08″E / 24.9343387°N 121.368905°E / 24.9343387; 121.368905三峡区,原名为三角涌(罗马拼音Sann-kak-íng)为台湾新北市的市辖区之一,位于台北盆
  • 魂魄魂魄,附于人体的精神灵气,类似于西方所说的灵魂。在中国哲学之中,魂魄阴阳对反,魂为阳性精气,魄为阴性精气。中国古代认为人体乃至万物,皆附有精神灵气,称之为魂魄。古来礼俗,人死之
  • 保罗已死“保罗已死”("Paul is dead")是一个都市传奇和阴谋论暗示英国摇滚乐队披头士的主唱之一保罗·麦卡特尼在1966年去世,偷偷用外貌类似的替身代替。在1969年9月,美国大学生发表文