MATLAB模拟：平面光波折射与反射的菲涅尔公式研究与布儒斯特角分析

本篇光电子课程设计主要探讨了平面光波在不同介质界面（如光疏介质空气与光密介质石英玻璃）的反射和透射现象。基于麦克斯韦电磁理论，通过电矢量和磁矢量的分析，作者推导了菲涅尔公式，该公式用于计算光波在两种介质之间的反射和透射系数。研究的重点在于p和s分量，其中p分量平行于入射角，s分量垂直于入射角，这两个分量遵循右螺旋关系。 首先，设计者模拟了两种情况：一是光波从光疏介质（如空气，折射率为n1）入射到光密介质（如石英玻璃，折射率为n2），二是光波从光密介质（石英玻璃，折射率为n2）进入光疏介质（空气，折射率为n1）。针对这两种情况，分析了p和s分量的复振幅反射率和透射率，以及光强随入射角度的变化趋势。通过实验数据，确定了布儒斯特起偏角和全反射角的发生条件和数值，这些数值与理论计算值进行了对比，验证了模型的准确性。 问题二中，布儒斯特角是指光线在特定入射角下，p和s分量的反射强度相等且有最大透射的特殊角度。全反射则发生在光从光密介质入射到光疏介质时，当入射角超过某一临界值时，光波会完全反射而不透射。通过实验和理论分析，深入理解了这些光学现象的物理机制。 此外，设计者还研究了反射系数与入射角和折射率比值（n2/n1）的关系，并制作了二维和三维图形，特别关注了折射率n的范围在0.6到1.5之间。这样的研究有助于揭示介质性质如何影响光波传播和交互，为光电子设备的设计和优化提供了基础理论支持。 本课程设计不仅涉及菲涅尔公式在实际问题中的应用，还展示了MATLAB在数值计算和数据分析方面的强大功能，对于理解和掌握光波在不同介质间的传输规律具有重要意义。