菲涅尔公式 布儒斯特角
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1:菲涅尔公式
利用具体的电磁场的边界条件
- $ \boldsymbol{\nabla}\boldsymbol{\cdot} \boldsymbol{\mathbf{D}} = 0$ 和 $ \boldsymbol{\nabla}\boldsymbol{\cdot} \boldsymbol{\mathbf{B}} = 0$ 分别对应 $\epsilon \boldsymbol{\mathbf{E}} _\bot = \epsilon' \boldsymbol{\mathbf{E}} '_\bot$ 和 $\epsilon \boldsymbol{\mathbf{B}} _\bot = \epsilon' \boldsymbol{\mathbf{B}} '_\bot$.
- $ \boldsymbol{\nabla}\boldsymbol{\cdot} \boldsymbol{\mathbf{E}} = 0$ 和 $ \boldsymbol{\nabla}\boldsymbol{\cdot} \boldsymbol{\mathbf{H}} = 0$ 分别对应 $ \boldsymbol{\mathbf{E}} _{//} = \boldsymbol{\mathbf{E}} '_{//}$ 和 $ \boldsymbol{\mathbf{B}} _{//}/\mu = \boldsymbol{\mathbf{B}} '_{//}/\mu'$.
现在分两种情况讨论
- 极化方向垂直于入射面(fig. 1 右)
\begin{equation}
\frac{E_R^{(s)}}{E_I^{(s)}} = \frac{m_1\cos{\theta_I} - m_2\cos\theta_T}{m_1\cos\theta_I + m_2\cos\theta_T}
\qquad
\frac{E_T^{(s)}}{E_I^{(s)}} = \frac{2 m_1\cos\theta_I}{m_1\cos\theta_I + m_2\cos\theta_T}
\end{equation}
- 极化方向平行于入射面(fig. 1 左)
\begin{equation}
\frac{E_R^{(p)}}{E_I^{(p)}} = \frac{m_2\cos\theta_I - m_1\cos\theta_T}{m_2 \cos\theta_I + m_1\cos\theta_T}
\qquad
\frac{E_T^{(p)}}{E_I^{(p)}} = \frac{2 m_1\cos\theta_I}{m_2\cos\theta_I + m_1\cos\theta_T}
\end{equation}
其中 $m_I=n_I/\mu_I = c\sqrt{\epsilon_I/\mu_I}$,一般情况下介质的磁导率于真空区磁导率的区别可忽略,即可以把 $m_I$ 替换为折射率 $n_I$.另外注意菲涅尔公式包含相位信息,即以上的 $E$ 可以是复振幅.
布儒斯特角
我们这里考虑常见的 $n_2 > n_1$ 且 $\mu_1 = \mu_2$ 情况.由eq. 2 容易证明当入射角为布儒斯特角(Brewster's angle) 时反射光的平行(p)分量消失.布儒斯特角等于
\begin{equation}
\theta_B = \arctan\left(n_2/n_1\right)
\end{equation}