1.一種基于實折射角法的吸收性介質(zhì)的復折射率測量方法,其特征在于:具體包括以下步驟:
步驟S1:一均勻光波作為入射光由空氣垂直入射到頂角為θ的尖劈形的吸收性介質(zhì)的一垂直邊界面上,此時折射到所述吸收性介質(zhì)中的光波的等幅面和等相面相互平行;
步驟S2:所述入射光經(jīng)所述吸收性介質(zhì)的一斜邊界面發(fā)生折射,所述吸收性介質(zhì)中光波的相位波矢和衰減波矢在該斜邊界面上均有切向分量,折射到空氣中的光波為非均勻波,由此建立實折射角和吸收性介質(zhì)復折射率的關系:
步驟S3:將所述均勻光由所述垂直邊界面垂直入射頂角分別為θ1,θ2的尖劈形的吸收性介質(zhì),分別測量經(jīng)吸收性介質(zhì)的斜邊界面折射之后的實折射角θ1′,θ2′;
步驟S4:結合所述步驟S2中建立的實折射角和吸收性介質(zhì)復折射率的關系,并根據(jù)所述步驟S3測量的實折射角,計算出吸收性介質(zhì)的復折射率的實部和虛部:
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于實折射角法的吸收性介質(zhì)的復折射率測量方法,其特征在于:所述步驟S2中,建立實折射角和吸收性介質(zhì)復折射率的關系的具體方法如下:
把均勻光的光波E(r,t)=E(r)e-iωt,H(r,t)=H(r)e-iωt代人麥克斯韋方程,得到光波在吸收性介質(zhì)中滿足如下方程:
其中為等效復介電常數(shù),ε為介電常數(shù),μ為磁導率,σ為電導率,為吸收性介質(zhì)的復折射率,n,κ分別為吸收性介質(zhì)的實部、虛部,k0為真空中的波矢,為吸收性介質(zhì)中的復波矢,等幅面和等相面的單位矢量分別為q和s,兩單位矢量之間的夾角為ξ=cos-1(q.s),ks和kq分別為波的相位常數(shù)和衰減常數(shù)。
吸收性介質(zhì)中的相位常數(shù)、衰減常數(shù)與復折射率的實部、虛部之間的關系如下:
由于n,κ均不為零,從上式可知,ξ≠π/2,即兩單位矢量不會垂直,計算得到:
其中,參數(shù)Ns,Nq是光在吸收性介質(zhì)中傳播和衰減的有效折射率。
所述均勻光垂直入射,根據(jù)邊界條件得到進入吸收性介質(zhì)后的光波位:
所述均勻光由吸收性介質(zhì)折射到空氣中,折射到空氣的實折射角為θ′,根據(jù)邊界條件,由于吸收性介質(zhì)中波的相位波矢和衰減波矢在界面上均有切向分量,則折射波的相位常數(shù)k′s,衰減常數(shù)k′q之間的關系如下:
則折射后的波為非均勻平面波,等幅面單位矢量q′和等相面單位矢量s′之間的夾角ξ′=π/2,即兩單位矢量相互垂直.
同時根據(jù)邊界條件得到:
綜合上式得到:
3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于實折射角法的吸收性介質(zhì)的復折射率測量方法,其特征在于:所述步驟S4中,計算所述吸收性介質(zhì)的復折射率的實部和虛部的具體方法如下:
結合實折射角和吸收性介質(zhì)復折射率的關系,得到復折射率實部和虛部之間的關系式:
對上式進行推導,計算出所述吸收性介質(zhì)的復折射率的實部和虛部: