光学：绘制 TE 和 TM 的相移

Question

我正在尝试绘制具有可变入射角（0 到 180 度）的垂直波和平行波的相移。波从折射率为 1.33 的介质传播到折射率为 1.5 的介质。

我使用了以下方程式：Theory with equations <-- 第 18 页

我使用了以下代码：

def Phase(theta):

    n=1.5/1.33

    Shift=np.sqrt(np.sin(theta*np.pi/180)**2-n**2)
    Shift=Shift/np.cos(theta*np.pi/180)
    Shift=2*np.degrees(np.arctan(Shift))

    return Shift

print(Phase(x))

x=np.linspace(0,180,30)

问题是我得到 [ nan nan nan nan nan nan nan nan nan nan] 作为 return。

Answer 1

您使用的是全内反射 (TIR) 方程，该方程对 theta > theta_critical 有效。您需要将输入角度限制在此范围内。此外，这些方程式要求 n < 1，其中 n 定义为透射介质与入射介质的比率。对于 TIR，您将从较高的索引转到较低的索引，因此 n = n_2/n_1 = 1.33/1.5。最后，入射角是相对于表面法线定义的，因此它们应该在 0 <= theta <= 90° 的范围内。

Answer 2

如果您的代码如图所示，则您在赋值前使用了 x。

试试这个：

def Phase(theta):

    n=1.5/1.33

    Shift=np.sqrt(np.sin(theta*np.pi/180)**2-n**2)
    Shift=Shift/np.cos(theta*np.pi/180)
    Shift=2*np.degrees(np.arctan(Shift))

    return Shift

x=np.linspace(0,180,30) 
print(Phase(x))

光学：绘制 TE 和 TM 的相移

optics: Plot phase shift for both TE en TM

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