下一步，考慮一個代表介電半空間的模擬域，在入射和出射端口面之間存在折射率差異，這會使波方向發生改變，如下圖所示。根據斯涅耳定律，我們知道折射角為β。這使我們可以計算出射端口處的波矢方向。此外，請注意，即使有額外的介電層夾在兩個半空間之間，這種關系也仍然成立。
圖、斯涅耳定律圖示
總結一下，要定義通過一個晶胞的平面波方向，我們首先需要選擇兩個點，即周期性端口參考點，它們在入射面和出射面的位置完全相反。這些點定義了矢量a1和a2。因此，入射面的α1和α2可以相對于全局坐標系定義。在出射面上，方向角變為：α1,out和α2,out。
定義偏振
入射平面波的偏振可以是二者之一，即電場或磁場與x-y平面平行。所有其他偏振，例如圓形或橢圓形，都可以由這二者的線性組合建立。下圖顯示了α2，且磁場與x-y平面平行的情況。當α2時，全局坐標系中的入射和出射端口的磁場大小是(0，1，0)。由于光束旋轉使α2，磁場大小變為sin(α2)。對于正交偏振，可以用類似方法定義入射面的電場大小。在出射端口，x-y平面中的場分量可以用相同的方式定義。
圖、周期性重復晶胞中磁場與x-y平面相平行的偏振圖示
到目前為止，我們已經看到了如何定義傳播經過介電界面周圍晶胞的平面波的方向與偏振。對這類問題，您可以看到案例庫中Fresnel方程模型的結果與解析解一致。
定義衍射級
接下來，讓我們來檢查一下把周期性結構引入模擬域之后會發生什么變化。考慮一個入射到下圖周期性結構中、且α1，的平面波。如果波長相對光柵間距足夠短，就可能會存在一個或多個衍射級。要理解這些衍射級，我們必須觀察由矢量n和k所定義的平面，以及由矢量n和k所定義的平面。
圖、平面波衍射圖示
首先，沿著由n和k所定義平面的法向觀察，我們能看到零階透射傳輸模式的存在，其方向如前所述按照斯涅爾定律定義。零階反射分量也存在。結構中也可能存在一些光的吸收，不過未在圖片中顯示。下圖僅顯示了零階透射傳輸模式。間距d是由矢量n和k所定義平面中的周期性。
圖、零階透射傳輸模式圖示