由于Al膜的保护层MgF2薄膜的光学常数对Al/MgF2高反射镜的性能有极大的影响， 本文研究了获取MgF2薄膜光学常数的方法。用热舟蒸发的方法在室温B270基底上镀制了3块不同MgF2厚度的Al/MgF2反射镜样品，通过掠入射X射线小角反射方法表征样品，获得了膜层厚度和粗糙度。在国家同步辐射实验中心计量站测试了入射角为5°时，样品在105~130 nm波段的反射率。在Al、MgF2膜层的厚度和Al的光学常数已知条件下，依据菲涅尔公式，得出了满足某波长处样品反射率的等值曲线，然后从三条曲线的交点得出了MgF2薄膜在108~128 nm波段的光学常数。对比和分析显示: 利用此方法得到的108~128 nm波段MgF2薄膜光学常数计算的反射率曲线和实际测试得到的反射率曲线吻合较好。

以菲涅尔偏振反射理论为依据, 将入射光进行电矢量分解, 推导出影响眩光强度的偏振因子, 并分析该因子在眩光消除中所起的主导作用.根据成像检测模型, 推导出决定眩光位置和眩光区域大小的位移因子, 并分析该因子在眩光消除中起的辅助作用.测量工业上某种工件在相同环境中不同条件下的图像, 将所得图像数据进行抽样对比, 得到在不同偏振和不同位置情况下的图像灰度变化曲线.分析灰度变化曲线与偏振及位置的关系, 并对所提出的理论加以验证.结果表明眩光消除的本质是降低眩光区域与邻域区域之间的光强对比度, 对位移因子和偏振因子的联合调动可实现对眩光几乎完全的消除.

根据洛伦兹电子理论、比尔定律以及朗伯定律,提出了溶液在一定浓度范围内与折射率线性关系的理论模型,并以光纤液体传感器为基础,引入“压差比”的概念,根据菲涅尔公式,从理论上得出溶液折射率与压差比的对应关系。通过偏振光调制法测量在不同浓度的Na2CO3溶液作用下的“压差比”,从而实时、准确地测量液体浓度。采用光电探测器对偏振光信号进行探测,经光电变换后利用信号调理电路实现信号采集,模数转换后运用单片机实现信息的处理。实验结果表明,该方法的测量精度为5‰,与传统方法相比有较大提升。

为解决LED扩展光源照明系统设计时, 优化时间较长且多软件数据传输繁琐等问题, 提出了一种仅用Matlab软件进行快速优化设计的方法。该方法将成像设计中的序列光线追迹原理应用于照明设计中, 并利用菲涅尔公式与照度补偿理论, 提高了照度拟合速度。同时, 通过该方法可将光线追迹与反馈优化紧密相连, 实现对照明系统的一站式优化设计。以一紧凑型(h/d=2.5:1)匀光透镜设计为例进行试验, 结果表明: 给定光源和目标面的参数后, 获得匀光透镜数值解的优化时间仅为8 min, 优化时间缩短近一个数量级; 经SolidWorks成型和TracePro仿真测试, 目标面上的均匀度和光效分别达到86.75%和88.42%, 照明效果提高明显。

根据Maxwell电磁场理论,推导出线偏振单色平面波的普适菲涅尔表达式,得到特异材料反射相移计算公式.利用反射相移公式研究了线偏振单色平面波从空气入射到单负材料(ε＜0或μ＜0 )时分界面处反射相位的特性.结果表明单负材料界面处反射相位连续变化,与传统材料全反射的相位变化特点相似.

根据菲涅尔公式,从理论上证明了只有在左右手系两种介质中光波才能发生全折射现象,给出了产生全折射时介质折射率应满足的条件n1=-n2,μ1=-μ2.对n2=-1的负折射率平板的成像进行了分析讨论,此负折射率平板具有透镜的作用.

根据Maxwell的电磁场理论，推导出单色平面光波入射到介电常量和磁导率分别为ε₁、μ₁和ε₂、μ₂的两种介质时的菲涅耳公式和反射率及透射率的普适表达形式．对于ε₂＜0和，μ₂＜0的左手材料，普适菲涅耳公式同样适用．研究了光从右手材料入射到左手材料时反射和折射的特性，给出了反射光为全偏光时布儒斯特角应满足的条件，此条件说明，在左手材料中布儒斯特角不但与折射率有关而且与磁导率有关．