1. 研究目的与意义
背景:
目前,横向位移泛指有限束宽光束在界面处反射或透射时,在垂直入射平面内会出现偏离几何光学预言的一小段空间位移和角位移量。1921年,荷兰物理学家斯涅尔(w.snell)发现光在两种介质面发生折射现象的折射定律,该定律也适用于反射现象,即反射可看作是折射的一种特殊情况。众所周知,光在界面的反射和折射现象也可以用著名的唯象理论——惠更斯原它理来解释:当入射光到达界面时,激发第二种介质电偶极子振荡,诱发出子波相干叠加,向前部分进入第二种介质传播且遵守折射定律,向后部分形成反射。可见,光的反射与透射并不像看起来那么简单,它们具有深刻的物理内涵,其实质是光和界面物质相互作用的结果。当光由光密介质入射到光疏介质,且入射角大于临界角时,则会发生全反射。从几何光学的观点看来,发生全反射时,入射光在介质表面的入射点位置和出射点位置相同。然而早在17世纪,牛顿在他的光学著作中猜想:光束全反射并不在两种介质的界面上产生,光束的路径可能是先从光密介质绕到光疏介质,然后再回到光密介质,并且拐点在光疏介质里,这样大家可以想象光束入射界面位置和出界面的位置之间就有一段距离,光束就会纵向移动。1929年,picht在理论上提出光束在界面发生全反射时,能流由光密介质流入光疏介质,然后再返回光密介质。1943年,古斯(f.goos)和汉欣(h.hanchen)设计实验研究在全反射时的渗透深度现象。显然,若入射光是进入光疏介质,而后再度出现在光密介质,那么反射光将会发生什么。如图所示,k1为入射光束,虚线为几何光学预测的反射光束,实际光束却在实线处,xr即为横向位移。最终,它们在实验上成功观察并论证了该现象,同时巧妙地设计出实验来测纵向位移量。到1947年,它们正式发表论文讲述首次实验中发现的位移,后来人们就以他们的名字命名这一光学现象,称其古斯--汉欣位移,即空间位移。特别的是,角位移会发生在局部反射与透射的情况下,如图所示的Θ角。对于耗散性表面,纵向位移与角位移可以同时发生,这已被实验证证明。
2. 研究内容和预期目标
研究内容:
通过本科所学知识及查阅文献资料,全面了解石墨烯的性质,反射光横向位移与角位移的物理机理。我们重点研究通过改变石墨烯的可调参数来改变位移,通过数值计算,得出角位移,空间位移随光束的偏振态、入射角和石墨烯化学势等参量变化的相关性质。
预期目标:
3. 研究的方法与步骤
研究方法:
在前期理论工作的基础上,提出如下方法:
1、因为te波的分析与tm波相似,我们可以先讨论tm波,再类似讨论te波。
4. 参考文献
[1] h. schomerus, m. hentschel, phys. rev. lett. 96 (2006) 243903.1–243903.4.
[2] a. aiello, m. merino, j.p. woerdman, phys. rev. a: at. mol. opt. phys. 80 (2009), 061801(r)1-061801(r)4.
[3] n.h. shen, j. chen, q.y. wu, t. lan, y.x. fan, h.t. wang, opt. express 14 (2006) 10574–10579.
5. 计划与进度安排
(1)3月1日-3月12日指导教师修改和审定学生论文开题报告,学生收集资料,按要求完成开题报告;
(2)3月13日-5月21日查阅相关资料,翻译英文文献,按开题报告进行论文写作;
(3)4月17日-4月30日汇报课题进展情况,回答教师提问,并配合教务处进行中期检查;
