Python光学仿真举例---倏逝波

主要观点总结

本文主要介绍了倏逝波在全反射现象中的存在及其特性。倏逝波是光波在界面上发生全反射时，透入光疏介质并在其表面流动的波。它存在是因为电磁场的连续性条件要求电场和磁场在两介质界面上不能突然中断。文章详细描述了倏逝波的穿透深度、侧向位移与入射角的关系，并用python脚本进行了仿真。

关键观点总结

关键观点1: 倏逝波的存在和特性

倏逝波是在全反射现象中存在的，它透入光疏介质并在其表面流动，是光密介质和光疏介质之间能量交换的媒介。倏逝波的存在是必然的，因为电磁场的连续性条件要求电场和磁场在两介质界面上不能突然中断。

关键观点2: 倏逝波的穿透深度

倏逝波的穿透深度很小，只有波长量级。穿透深度可以用公式计算，并且可以通过python脚本仿真与入射角的关系。

关键观点3: 倏逝波的侧向位移

当入射光束宽度很小时，可以观测到反射光沿界面产生波长量级的侧向位移，称为古斯-汉森位移。这个位移与入射光波的偏振态有关，其大小只有入射光波波长的数量级。

文章预览

在全反射时，光波不是绝对地在界面上被全部反射回光密介质，而是透入光疏介质波长量级的深度，并沿着界面流过波长量级距离后重新返回光密介质，然后沿着反射光波的方向射出，这个沿着光疏介质表面流动的波称为 倏逝波或消逝波 （ evanescent wave) 。 从电磁场的连续性条件来看，倏逝波的存在是必然的。 因为电场和磁场不会在两介质的界面上突然中断，在光疏介质中应该有透射波存在，并具有特殊的形式。 图 1 ：牛顿观察倏逝波存在的实验装置示意图 牛顿曾用棱镜及凸透镜观察倏逝波的存在。如图 1 所示，入射光线在棱镜底面发生全反射，当透镜 3 不存在或远离棱镜 1 时，则在反射光方向观察到完整的全反射光斑。当透镜逐渐向棱镜靠近时，两者间的空气间隙越来越小，当间隙小于 4 λ厚度时，就可以观察到一部分表面波进入透镜而在全 ………………………………