Особенности отражения и преломления свет на границе раздела двух изотропных, однородных, диэлектрических сред

Одним из следствий поляризации излучения является френелевское отражение поляризованного излучения от диэлектрической границы изотропных и однородных сред. Важность этого эффекта состоит не только в необходимости учета его особенностей, но и выявлении эффективных механизмов управления этими процессами с целью практической реализации уникальных возможностей.

Впервые теорию этого процесса построил Френель, основываясь на важнейших балансовых соотношениях. Важнейшим таким соотношением является соотношение из закона Снеллиуса о том, что касательная составляющая лучевого вектора не претерпевает разрыва при похождении через диэлектрическую границу раздела сред.

Рассматриваются два случая ориентации плоскости поляризации линейно поляризованного излучения. Первый – когда плоскость поляризации совпадает с плоскостью падения луча (p -поляризация или ||-случай), и второй – плоскость поляризации ортогональна плоскости падения (s -поляризация или ^-случай).

На рисунке ниже представлен ход лучей и заданная система координат при преломлении и отражении излучения от границы раздела диэлектрических сред. Там же показана трехмерная система координат, в которой позиционируются вектора и их проекции. Пространственная ориентация электрического вектора соответствует случаю p -поляризации излучения.

Для вывода основных соотношений необходимо рассмотрение всех проекций как электрического вектора, так и магнитного вектора с учетом их взаимной пространственной ориентации.

Как отмечалось, с учетом соотношений неразрывности компонентов лучевого вектора, можно получить выражения для амплитудного коэффициента отражения при совпадении плоскости поляризации и плоскости падения

,

где  – амплитуда падающей волны,  – амплитуда отраженной волны, j – угол падения, y – угол преломления.

Для ортогональной ориентации плоскости поляризации и плоскости падения коэффициент отражения может быть записан как

.

Амплитудные коэффициенты определяют мощностные коэффициенты отражения  и . Из мощностных коэффициентов отражения исходя из соотношений энергетического баланса несложно получить мощностные коэффициенты пропускания  и , а также амплитудные коэффициенты пропускания  и .

Все основные соотношения для обоих случаев поляризации излучения, которые принято называть коэффициентами Френеля, можно свести в таблицу.

Соотношение	p -поляризация	s -поляризация
Амплитудный коэффициент отражения
Амплитудный коэффициент пропускания
Мощностной коэффициент отражения
Мощностной коэффициент пропускания

Особенности баланса энергии. Введем значение интенсивности неполяризованного света I. Для естественного (неполяризованного) света , а также . Вводится коэффициент общий отражения

.

С учетом того, что  можно получить

.