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漸逝波(evanescent wave)[1][2][3] ,又稱為消逝波或,隱失波,是指當光波從光密介質入射到光疏介質時,發生全反射而光疏介質一侧所產生的一種電磁波。由於其振幅隨與分界面垂直的深度的增大而呈指数形式衰减,而隨切線方向改變相位,因此也是一種表面波。[4]漸逝波是近场的,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。漸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[需要解释]。特别的,漸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。

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原理编辑

當光由光密介質(折射率為 n1)入射到光疏介質(折射率為n2)時,入射角為θi則折射角由司乃耳定律(Snell’s law)可得為θt,可由以下數學式表示[5] 

接著改變入射角θi使其慢慢增大,直到折射角θt為90度,我們稱此入射角為臨界角θc,接著繼續增加入射角   使其大於臨界角  ,此時光波產生全內反射

在光密介質   內,反射波與入射波干涉,在介面附近形成駐波,而極小部分的能量會滲入光疏介質   ,電磁場會透出一段距離並沿著介面傳播此即為漸逝波。[6]

漸逝波的強度是隨著與介面傳播的距離成指數衰減的關係,透出一小段距離   稱為穿透深度dp(depth of penetration),其定義為當穿透之光波強度減弱至原光波強度的三分之一(1/e=36.8%)時的距離。[7]

 

採用受抑全內反射的方法可以探测該漸逝波的衰减程度,因此其可用來测量兩表面間的距離,進而得知上下兩表面的共同粗糙度。

應用编辑

漸逝波在各個領域都有廣泛的應用。在光學上特別廣泛。 例如利用漸逝波原理製成的分光鏡如圖。

 
分光鏡示意圖。

如果只有單片稜鏡,光線發生全反射。而使用兩片稜鏡,改變稜鏡間的空氣間隙大小,則能改變分光的比例。[8]同樣的原理,也可以在光纖的外層上加一光密物質從而得到光纖內部的性質[2]

參考编辑

參考文獻编辑

  1. ^ IEEE Standard Dictionary of Electrical and Electronics Terms IEEE STD 100-1992. New York, NY: The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. 1992: 458. ISBN 1-55937-2400 (英语). 
  2. ^ 2.0 2.1 Hecht, Eugene. Optics 4th. United States of America: Addison Wesley. 2002: 124–125. ISBN 0-8053-8566-5 (英语). 
  3. ^ Griffiths, David J. Introduction to Electrodynamics 3rd. Prentice Hall. 1998. ISBN 0-13-805326-X (英语). 
  4. ^ Bennett, Charles A. Principles of Physical Optics 1st. Wiley. 2008 (英语). 
  5. ^ Paul Lorrain; Dale P. Corson. Electromagnetic Fields and Waves 3rd. New York: W. H. Freeman and Company. 1988: 557. ISBN 0-7167-1869-3 (英语). 
  6. ^ John R. Reitz; Frederick J. Milford. 18. Foundations of Electromagnetic Theory Fourth. Addison-Wesley Publishing Company. 1993. ISBN 0-201-52624-7 (英语). 
  7. ^ Wangsness, Roald K. Electromagnetic Fields 2nd. John Wiley and Sons. 1986. ISBN 0-471-85912-5 (英语). 
  8. ^ 郁道銀; 談恆英. 工程光學基礎教程. 2010: 205. ISBN 978-7-111-21292-8.