Настройка оптической схемы: ввод
При отражении меняется не только интенсивность, но и фаза электрического поля. Для границы двух диэлектриков знак коэффициента отражения зависит от показателей и выбранной поляризации; добавление покрытия делает фазу зависящей от толщины. Двулучепреломление добавляет независимые фазовые скорости и ориентацию оптической оси. Поворот анизотропного элемента меняет его эффективное действие даже при неизменных толщине и длине волны. Для задачи «Фазовый сдвиг при отражении от границы — при двулучепреломлении» отслеживайте, как показатель среды 1 изменяет соответствующие выходные значения при неизменном параметре «показатель основы».
Амплитуды s- и p-компонент вычисляются раздельно по формулам Френеля. Для наклонного пучка различие их фаз важно при построении поляризационных зеркал, пластинок и многослойных защитных покрытий. Сравнивать расчёты следует при одинаковых входных поляризациях: отличие выходного сигнала может объясняться как фазовой задержкой, так и выбранным направлением анализатора. В данной постановке для проверки удобно изменить «показатель преломления покрытия», после чего сравнить фазу, интенсивность и доступные показатели поляризации в одном наборе результатов.
Толстая по отношению к длине волны плёнка может давать быстрые колебания фазы отражения. В расчёте комплексные амплитуды объединяются рекуррентно, чтобы учесть повторные переотражения между границами. Двулучепреломление добавляет независимые фазовые скорости и ориентацию оптической оси. Поворот анизотропного элемента меняет его эффективное действие даже при неизменных толщине и длине волны. Учтите обозначения в этой форме: «показатель основы» вводится независимо от «длина волны в вакууме, нм»; не следует подменять один эффект другим только из-за похожих единиц измерения.
Уравнения и численный расчёт: физика
Значение фазы приводится к интервалу от минус пи до плюс пи. Скачок числового значения при переходе через границу интервала не означает физического скачка поля: комплексная амплитуда при этом меняется непрерывно. Сравнивать расчёты следует при одинаковых входных поляризациях: отличие выходного сигнала может объясняться как фазовой задержкой, так и выбранным направлением анализатора. Для задачи «Фазовый сдвиг при отражении от границы — при двулучепреломлении» отслеживайте, как угол падения к нормали, ° изменяет соответствующие выходные значения при неизменном параметре «толщина первого покрытия, нм».
Разность фаз между s- и p-волнами потенциально превращает линейную поляризацию в эллиптическую, но одного фазового сдвига недостаточно для предсказания выходной поляризации: нужно знать также входное состояние и амплитуды компонент. Двулучепреломление добавляет независимые фазовые скорости и ориентацию оптической оси. Поворот анизотропного элемента меняет его эффективное действие даже при неизменных толщине и длине волны. В данной постановке для проверки удобно изменить «длина волны в вакууме, нм», после чего сравнить фазу, интенсивность и доступные показатели поляризации в одном наборе результатов.
Описана идеальная непоглощающая структура. Для металлических отражателей и материалов с сильным поглощением требуются комплексные показатели преломления; здесь они сознательно не используются. Сравнивать расчёты следует при одинаковых входных поляризациях: отличие выходного сигнала может объясняться как фазовой задержкой, так и выбранным направлением анализатора. Учтите обозначения в этой форме: «толщина первого покрытия, нм» вводится независимо от «входная интенсивность света, отн. ед.»; не следует подменять один эффект другим только из-за похожих единиц измерения.
Что показывают результаты: проверка
При отражении меняется не только интенсивность, но и фаза электрического поля. Для границы двух диэлектриков знак коэффициента отражения зависит от показателей и выбранной поляризации; добавление покрытия делает фазу зависящей от толщины. Двулучепреломление добавляет независимые фазовые скорости и ориентацию оптической оси. Поворот анизотропного элемента меняет его эффективное действие даже при неизменных толщине и длине волны. Для задачи «Фазовый сдвиг при отражении от границы — при двулучепреломлении» отслеживайте, как доля p-поляризации, 0…1 изменяет соответствующие выходные значения при неизменном параметре «разность показателей преломления, nₑ−nₒ».
Амплитуды s- и p-компонент вычисляются раздельно по формулам Френеля. Для наклонного пучка различие их фаз важно при построении поляризационных зеркал, пластинок и многослойных защитных покрытий. Сравнивать расчёты следует при одинаковых входных поляризациях: отличие выходного сигнала может объясняться как фазовой задержкой, так и выбранным направлением анализатора. В данной постановке для проверки удобно изменить «входная интенсивность света, отн. ед.», после чего сравнить фазу, интенсивность и доступные показатели поляризации в одном наборе результатов.
Толстая по отношению к длине волны плёнка может давать быстрые колебания фазы отражения. В расчёте комплексные амплитуды объединяются рекуррентно, чтобы учесть повторные переотражения между границами. Двулучепреломление добавляет независимые фазовые скорости и ориентацию оптической оси. Поворот анизотропного элемента меняет его эффективное действие даже при неизменных толщине и длине волны. Учтите обозначения в этой форме: «разность показателей преломления, nₑ−nₒ» вводится независимо от «показатель среды 1»; не следует подменять один эффект другим только из-за похожих единиц измерения.
Ограничения и контроль: допущения
Значение фазы приводится к интервалу от минус пи до плюс пи. Скачок числового значения при переходе через границу интервала не означает физического скачка поля: комплексная амплитуда при этом меняется непрерывно. Сравнивать расчёты следует при одинаковых входных поляризациях: отличие выходного сигнала может объясняться как фазовой задержкой, так и выбранным направлением анализатора. Для задачи «Фазовый сдвиг при отражении от границы — при двулучепреломлении» отслеживайте, как оптическая ось двулучепреломляющего слоя, ° изменяет соответствующие выходные значения при неизменном параметре «показатель преломления покрытия».
Разность фаз между s- и p-волнами потенциально превращает линейную поляризацию в эллиптическую, но одного фазового сдвига недостаточно для предсказания выходной поляризации: нужно знать также входное состояние и амплитуды компонент. Двулучепреломление добавляет независимые фазовые скорости и ориентацию оптической оси. Поворот анизотропного элемента меняет его эффективное действие даже при неизменных толщине и длине волны. В данной постановке для проверки удобно изменить «показатель среды 1», после чего сравнить фазу, интенсивность и доступные показатели поляризации в одном наборе результатов.
Описана идеальная непоглощающая структура. Для металлических отражателей и материалов с сильным поглощением требуются комплексные показатели преломления; здесь они сознательно не используются. Сравнивать расчёты следует при одинаковых входных поляризациях: отличие выходного сигнала может объясняться как фазовой задержкой, так и выбранным направлением анализатора. Учтите обозначения в этой форме: «показатель преломления покрытия» вводится независимо от «угол падения к нормали, °»; не следует подменять один эффект другим только из-за похожих единиц измерения.
Формула расчёта
r_s,r_p из комплексных коэффициентов Френеля; φ=arg(r)
Проверенные примеры
Входные данные: Показатель среды 1: 1.43; Показатель преломления покрытия: 1.38; Показатель основы: 1.66; Угол падения к нормали, °: 17.0; Длина волны в вакууме, нм: 550.0; Толщина первого покрытия, нм: 135.0; Доля p-поляризации, 0…1: 0.36; Входная интенсивность света, отн. ед.: 100.0; Разность показателей преломления, nₑ−nₒ: 0.009; Оптическая ось двулучепреломляющего слоя, °: 28.0.
Результаты: Фаза отражения s, рад = 0.8006373836; Фаза отражения p, рад = 0.8043649815; Разность фаз p и s, рад = 0.0037275979; Коэффициент отражения = 0.0106582199; Интенсивность отражения = 1.0658219857.
Входные данные: Показатель среды 1: 1.6731; Показатель преломления покрытия: 1.38; Показатель основы: 1.66; Угол падения к нормали, °: 17.0; Длина волны в вакууме, нм: 550.0; Толщина первого покрытия, нм: 135.0; Доля p-поляризации, 0…1: 0.36; Входная интенсивность света, отн. ед.: 100.0; Разность показателей преломления, nₑ−nₒ: 0.009; Оптическая ось двулучепреломляющего слоя, °: 28.0.
Результаты: Фаза отражения s, рад = 0.4102375854; Фаза отражения p, рад = 0.4127195363; Разность фаз p и s, рад = 0.0024819509; Коэффициент отражения = 0.0300104935; Интенсивность отражения = 3.0010493502.
Входные данные: Показатель среды 1: 1.43; Показатель преломления покрытия: 1.38; Показатель основы: 1.66; Угол падения к нормали, °: 19.89; Длина волны в вакууме, нм: 550.0; Толщина первого покрытия, нм: 135.0; Доля p-поляризации, 0…1: 0.36; Входная интенсивность света, отн. ед.: 100.0; Разность показателей преломления, nₑ−nₒ: 0.009; Оптическая ось двулучепреломляющего слоя, °: 28.0.
Результаты: Фаза отражения s, рад = 0.7355010237; Фаза отражения p, рад = 0.7405051337; Разность фаз p и s, рад = 0.0050041101; Коэффициент отражения = 0.0110882977; Интенсивность отражения = 1.1088297735.
Как пользоваться онлайн-калькулятором
- Укажите исходную длину волны, оптические свойства сред, интенсивности и геометрию по названиям полей.
- Задайте выбранные условия зависимость от ориентации двулучепреломления, затем вычислите характеристики системы.
- Сопоставьте интенсивность, фазу и степень поляризации либо видность; изменение отдельного параметра имеет физический смысл.