Разделы

Рубрики

Страницы

Свежие записи

Когда свет достигает границы двух прозрачных сред с разными оптическими свойствами, он частично проходит во вторую среду, изменяя направление в случае наклонного падения (преломляется), и частично возвращается в первую среду (отражается).

Направление отраженного и преломленного лучей света хорошо описывается законами геометрической оптики. Однако эти законы ничего не говорят о поляризации и интенсивности отраженного и преломленного света.

Физические причины появления преломленной и отраженной световых волн на границе раздела те же, что и причины, приводящие к изменению фазовой скорости волн при распространении их в среде по сравнению со скоростью света в вакууме (см. лаб. работу N1"Дисперсия света").

Электрическое поле падающей волны раскачивает, входящие в состав вещества среды заряженные частицы, которые при этом становятся источниками вторичных волн. Отраженная и преломленная волны представляют собой результат сложения падающей и когерентных с ней вторичных волн.

Введем термин коэффициент отражения (R) границы раздела двух сред, как отношение интенсивности света (т. е. среднего по времени потока энергии электромагнитной волны) отраженного от поверхности к интенсивности падающего света:

R = Iотр/Iпад (18)

Для нормального падения света коэффициент отражения не зависит от поляризации волны и выражается через показатели преломления граничащих сред: Отражение света на границе двух прозрачных сред. Формулы Френеля. Угол Брюстера (19)

Значение R не изменится, если n1 и n2 поменять местами, поэтому коэффициент отражения на границе прозрачных сред не зависит от того, в каком направлении падает свет, из первой среды во вторую или наоборот

Коэффициент отражения тем меньше, чем ближе показатели преломления граничащих сред. Для границы стекла (n1=1,5) и воздуха (n2= 1) R=4%. При n1= n2 отражение вообще отсутствует.

Отражение света на границе двух прозрачных сред. Формулы Френеля. Угол Брюстера

Коэффициент отражения при наклонном падении луча зависит от поляризации падающего света. Поэтому разложим каждую из трех волн — падающую, отраженную и преломленную на две составляющие: поляризованную в плоскости падения, т. е. в плоскости, в которой лежит падающий луч и нормаль N, восстановленная из точки падения (снабдим эти составляющие индексом || ), и поляризованную в плоскости перпендикулярной плоскости паления ( индекс ┴ ).

Рис.5. Направления векторов Е║ и Е в падающей, отраженной и преломленной волнах

Френелем получены формулы для коэффициентов отражения составляющих световой волны параллельной и перпендикулярной плоскости падения луча, выраженные через угол падения θ и угол преломления θ2 луча.

Отражение света на границе двух прозрачных сред. Формулы Френеля. Угол Брюстера Отражение света на границе двух прозрачных сред. Формулы Френеля. Угол Брюстера (20)

Коэффициент отражения естественного света можно получить, если

рассматривать его как сумму двух некогерентных волн одинаковой интенсивности:

Iест= I=+I┴=Iест/2+Iуст/2 (21)

Поэтому коэффициент отражения естественного света будет равен:

Rеcт =(R + R║ )/2. (22)

Из графиков на рис.6а видно, что при некотором угле падения R║ = 0. Это следует и из формулы (20). При θ + θ2 = π/2 получим, что знаменатель равен бесконечности и выражение (20) для R║ обращается в нуль.

Так как по закону преломления

sin θ /sin θ2 = n2/n1, (23) то при θ2 = π/2 — θ получим:

sin θ /sin(π/2 — θ) = sin θ /cos θ = tg θ = n2/n1. (24)

Следовательно, при падении света под углом θ, определяемым. выражением:

Tgθб = n2/n1 (25)

составляющая, имеющая поляризацию параллельную плоскости падения, проходит во вторую среду полностью, не отражаясь (см. рис.6б), а составляющая. поляризованная перпендикулярно плоскости падения частично отражается.

Поэтому при падении на границу раздела естественного света под углом, определяемым выражением (25), отраженный свет будет линейно поляризован в плоскости, перпендикулярной плоскости падения, а преломленный — частично поляризованным.

Зависимость угла, при котором наблюдается линейная поляризация отраженной волны, от отношения показателей преломления двух сред (25) называется законом Брюстера, а соответствующий угол θБ — углом Брюстера.

Похожие записи :

Отзывов нет

No comments yet.

RSS-лента комментариев.

К сожалению, по вашему запросу ничего не найдено.