核心公式与原理
常见问题(FAQ)
什么是菲涅尔公式?
菲涅尔公式描述光在两种介质界面上的振幅反射系数 r 与振幅透射系数 t,分 s(垂直)与 p(平行)两种偏振。反射率 R=|r|²,透射率需乘 cos 比值。对于无吸收介质,两种偏振都严格满足 R + T = 1,即能量守恒。
为什么透射率公式里要乘 cos 比值?
因为光束折射后传播方向改变,其横截面积按 n₂cosθ₂/(n₁cosθ₁) 变化。只把振幅平方当作功率会算错,所以 T = (n₂cosθ₂/n₁cosθ₁)|t|²。忽略这个系数是最常见的入门错误。
布儒斯特角是怎么回事?
当入射角 θ_B = arctan(n₂/n₁) 时,p 偏振的反射系数恰好为零,称为布儒斯特角。空气→玻璃约 56.3°。此时 s 偏振的反射率仍有约 14.8%,所以它不是「零反射角」。
临界角和全反射的条件是什么?
只有当光从光密介质射向光疏介质(n₁ 大于 n₂)时才存在临界角 θ_c = arcsin(n₂/n₁)。入射角超过 θ_c 后折射角不再有实数解,光全部被反射回介质 1,R = 1、T = 0,这就是全反射。
grazing 入射(接近 90°)时会怎样?
入射角趋近 90° 时两种偏振的反射率都趋近 1(完全反射)。这是渐近过程而非在某个具体角度突然取到 1,所以工具在 89.9999° 显示的是接近 100% 而非恰好 100%。
反射率曲线怎么读?
上图显示 0–90° 全范围的 Rₛ、Rₚ 与非偏振 R。下图放大 Brewster 角附近:红色 Rₚ 曲线在此处下探到零,是抑制 p 偏振杂散光与设计偏振分光元件的关键区域;Rₛ 曲线则始终远高于 Rₚ。
本工具为什么算不出金属的反射率?
本工具按无吸收、非磁性介质(实折射率)编写,R + T 恒等于 1。金属必须使用复折射率 n − ik,菲涅尔公式需改写为复数形式,反射率也不再满足 R + T = 1。若需金属与吸收介质,请另行按复折射率计算。
p 分量的符号约定是什么?
本工具采用 rₚ = (n₂cosθ₁ − n₁cosθ₂)/(n₂cosθ₁ + n₁cosθ₂),使正入射时 rₚ = −rₛ = (n₂−n₁)/(n₂+n₁)。物理上两种符号写法等价,关键是功率反射率与正入射值必须连续。反射率本身不受该符号选择影响。
实际镀膜能不能做到零反射?
单个界面无法消除反射,空气→玻璃正入射仍有约 4%。工程上用增透膜(单层四分之一波膜折射率取 √(n₁n₂),或宽带多层膜)把反射率降到千分之几量级。本工具给出的是未镀膜裸界面的菲涅尔反射率。
怎么用它估算光学系统的杂散光?
把每个空气—玻璃界面的 R 加总即可。例如一个由 6 片玻璃组成的光机系统,若有 12 个空气—玻璃界面,镀膜前表面总反射率约为 1 − (1−0.04)¹² ≈ 39%,这部分就是需要靠增透膜压掉的杂散光。
计算结果的单位约定?
折射率 n 为无量纲比值,入射角与折射角用 deg。r、t 为振幅系数(无量纲,可能为负),R、T 为功率百分比。工具内部角度以弧度计算以保证精度。


