受抑全反射

受抑全反射是指受抑全內反射的透過率與氣隙厚度、入射光偏振特性、波長和入射角的關係；用實驗證明由多光束干涉效應更能合理地描述此效應。

系統研究了受抑全內反射的透過率與氣隙厚度、入射光偏振特性、波長和入射角的關係；用實驗證明由多光束干涉效應更能合理地描述此效應；所得結果為該的合理套用提供了依據。

基本介紹

  • 中文名：受抑全反射
  • 外文名：Frustrated Total Reflection
  • 性質：全反射
  • 學科：物理
  • 領域：物理
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概念

如果，我們取兩個密介質區域，中間夾著一薄層的疏介質，例如一層厚度與入射光波波長大小相當的空氣薄層，讓光束透過自密介質區射向空氣層，則光會透過薄層，再進入對向的密介質區。這種入射角大於臨界角
，而又能超越障礙，透射到另一介質的現象，稱為受抑全反射(Frustrated Total Reflection)。
這種現象的產生是由於當發生全反射時，電磁場並非完全沒有進入疏介質；只是進入疏介質區域的電磁場強度以指數式衰減的形式消失。所以在全反射的狀態之下，仍然有部分電磁場進入疏介質薄層後再進入對向的密介質區，只不過這種電磁波的強度會隨著光波行進距離越遠而很快耗損殆盡。
量子力學中的量子穿隧效應，實與此相當。

原理

分析全反射

雖然在普通的全反射條件下，光線全部回到入射介質之中，但是卻有一相位的變化，即半波損失。而波矢量相位躍變也意味著矢量的複數域分解。通過理論計算，仍可以發現光線在復域的折射。
將入射光分解為s光和p光。以s光為例，在界面上，有ts=2sinθ2cosθ1/sin(θ1+θ2)，而全反射時，n1sinθ1=n2sinθ2，sinθ2>1，cosθ2為一個虛數，θ2亦為虛數，即光在復域傳播，而ts亦為複數。這種光稱為倏逝波，僅僅是一種表面現象。隨著深入折射介質，其幅值按指數衰減，在兩個波長的距離外幾乎可以忽略。可以預見，在經過一定的距離以後，ED/2<hν，不會再有新的光子從折射介質出來，通過能量守恆定律可知，普通全反射的能量將全部回到入射介質。

簡介

上述分析的條件在於光深入折射介質衰減到足夠小，但如果折射介質相對於波長而言十分薄。那么由光路可逆原理，復域的光可以回到實域當中。這種結構有3層，在折射介質之後還有一個高折射率的介質。不同於全反射的結果，受抑全反射只有部分光線會回到入射介質，其餘部分透過中間層進入第三介質。通過人為的控制中間層的厚度（即倏逝波的衰減程度）可以任意控制反射光與透射光之比。

套用

光導纖維就是利用了內全反射這一原理，由於反射時沒有光線的損失，因此信號可以傳輸到極遠的距離，廣泛套用於內視鏡及電信上。海市蜃樓亦是由此一原理所生成，光線從較密的介質（冷空氣）進入到較疏的介質（近地面的熱空氣）。

參看

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