Вектор E лежит в плоскости падения.
γ |
α |
α |
n 2 |
n 1 |
k 1 |
⊙ |
⊙ |
⊙ |
k 2 |
k 3 |
Вектор E перпендикулярен плоскости падения.
γ |
α |
α |
n 2 |
n 1 |
k 1 |
⊕ |
⊕ |
⊕ |
k 2 |
k 3 |
2
Формулы Френеля | |
Вектор E лежит в плоскости падения. | Вектор E перпендикулярен плоскости падения. |
При малых углах падения синусы и тангенсы в формулах можно заменить самими углами, а косинусы положить равными единице. Тогда и соотношения имеют вид
Найдем соотношение между амплитудами и фазами падающей, отражённой и преломленной волн. Для простоты ограничимся случаем нормального падения плоской волны на поверхность раздела однородных и изотропных диэлектриков с показателями преломления n1 и n2.
Eпр |
Eотр |
Hотр |
Hпад |
Eпад |
kпад |
kотр |
kпр |
Hпр |
n1 |
n2 |
Из граничных условий
Апад+Аотр=Апр
Из закона сохранения энергии следует, что интенсивность прошедшей волны равна разности интенсивностей падающей и отражённой волн
Iпад-Iотр=Iпр
так как
, то
n1(A2пад- n1A2отр =n2A2пр
решив систему, получим
n1(Aпад-Aотр) (Aпад+Aотр)=n2(Aпад+Aотр)2
n1Aпад - n1Aотр =n2Aпад+n2Aотр
При прохождении границы раздела падающая и прошедшая волны синфазны. Если n2>n1 то падающая и отражённая волны противофазны. При n1>n2 они синфазны. Полученный результат справедлив и при наклоненном падении волны.
-коэффициент отражения
- коэффициент прохождения
5.7 Световая волна.
В электромагнитной волне колеблются векторы E и H, но опыт показывает, что в основе физиологических, фотохимических, фотоэлектрических и других явлений лежат колебания вектора E, который далее будем звать световым вектором.
- волновое число
r - расстояние, которое отсчитываем от источника излучения вдоль направления распространения световой волны.
для плоской волны A=const.
для сферической A~1/r
- абсолютный показатель преломления среды
так как , a , то
Для большинства оптически прозрачных тел μ=1, тогда
Зависимость показателя преломления (скорости света) от частоты называется дисперсией.
более оптически плотная среда имеет большее n
для вакуума
в среде с показателем преломления длина волны
Гц
Модуль среднего по времени значения плотности потока энергии, которая переносится световой волной - интенсивность света I
; ;
или
Линии, вдоль которых распространяется световая энергия, называются лучами.
В изотропных средах лучи перпендикулярны волновым поверхностям, так как P совпадает с k. В анизотропных в общем случае не перпендикулярны.
Естественное свет не образует асимметрии относительно луча, несмотря на то, что световые волны поперечны.
Свет излучается в виде волн, которые излучаются разными атомами в течение ~10с. За это время образуется последовательно max и min ~ 3 м.
Отдельный кратковременный импульс света называется цугом волн.
Одновременное излучение множества атомов и плоскость колебаний для каждого луча ориентирована случайно. При их сложении и образуется естественный свет.
Свет, в котором колебания упорядочены каким-либо образом, называется поляризованным. Если колебание E происходит только в одной плоскости, то свет линейно поляризован.