165. . Енергія світлової хвилі. Вектор Пойтінга.

Взаємодіючи з речовиною, світло розсіюється і поглинається. При переході з одного середовища в інше змінюється швидкість розповсюдження світла, що призводить до заломлення. Поряд із заломленням на границі двох середовищ світло частково відбивається. Заломлення та відбиття світла використовується в різноманітних оптичних приладах: призмах, лінзах, дзеркалах, що дозволяють формувати зображення. Випромінювання і поглинання світла відбувається квантами: фотонами, енергія яких залежить від частоти:

Вектор Пойнтінга або вектор Умова-Пойнтінга - характеристика потоку енергії електромагнітного поля.

Для електромагнітного поля у вакуумі вектор Пойнтінга дорівнює ^[1]

.

Вектор Пойнтінга і густина енергії електромагнітного поля W задовільняють рівняння неперервності

166. Принцип Ферма розповсюдження світлових хвиль.

Закони геометричної оптики: 1. Світло поширюється прямолінійно. 2. Світлові промені не взаємодіють. 3. Кут відбиття дорівнює куту падіння. 4. Закон заломлення: n = sin (A)/sin (B), де n-коеф. заломлення, A-кутпадіння, B-кут відбиття.

Принцип Ферма - основний принцип геометричної оптики, який стверджує, що оптична довжина реального променя, що проходить між точками та менша за оптичну довжину будь-якої іншої кривої, яку можна провести між цими двома точками.

,

де n - показник заломлення, мінімальний для реального променя.

Інше формулювання полягає в тому, що промінь обирає таку траєкторію, щоб затратити найменший час на подолання віддалі між двома точками.

Відбивання світла — це зміна напряму світлової хвилі на межі двох середовищ, коли падаючий промінь і відбитий промінь знаходяться в одному середовищі.

Дзеркальне відбивання світла — це відбивання світла від ідеально плоскої поверхні за умови, коли кут відбивання за абсолютним значенням дорівнює куту падіння світлового променя.

Відбивання світла розсіяне (дифузне) — це відбивання світла від поверхні в усіх можливих напрямках. Завдяки цьому відбиванню маємо можливість бачити різні тіла, а також проекції зображення на екрані.

Перший закон відбивання світла: падаючий і відбитий промені лежать в одній площині з перпендикуляром до відбивної поверхні, опущеним у точку падіння променя.

Другий закон відбивання світла: кут відбивання дорівнює куту падіння промен я

Заломлення світла — це зміна напряму поширення світла при його переході через межу поділу двох середовищ.

П ерший закон заломлення світла: падаючий і заломлений промінь лежать в одній площині з перпендикуляром, проведеним у точку падіння променя до площини поділу двох середовищ. Другий закон заломлення світла: залежно від того, з якого середовища в яке переходить промінь, кут заломлення має бути меншим або більшим від кута падіння.



167. . Коефіцієнти відбиття та проходження електромагнітних хвиль.

В квантової механіки коефіцієнт проходження і коефіцієнт відбиття використовуються для опису ймовірності проходження та відображення хвиль падаючих на бар'єр. Коефіцієнт проходження являє собою відношення потоків пройшли частинок до потоку падаючих частинок. Він також використовується для опису ймовірності проходження через часток. Коефіцієнт проходження визначається в термінах струму ймовірності j згідно:

де j _i - Струм ймовірності падаючої на бар'єр хвилі і j _t - Струм ймовірності хвилі минулої бар'єр.

Коефіцієнт відбиття R визначається аналогічно як , Де j _r - Струм ймовірності хвилі відбитої від бар'єру. Збереження імовірності, а в даному випадку воно еквівалентно збереженню числа частинок накладає умову на коефіцієнти проходження та відображення T + R = 1

167. Коефіцієнти відбиття та проходження електромагнітних хвиль.

Відбиття́м називається повернення випромінювання об'єктом без зміни довжини його хвилі.

Відбиття може бути направленим (дзеркальним), направленно розсіяним і рівномірно розсіяним (рівномірно дифузним).

Коефіцієнт відбиття ϕ (фі) дорівнює відношенню потоку випромінювання, що відбивається поверхнею, до потоку випромінювання, що падає на поверхню. Для розрахунку коефіцієнта відбиття у разі дзеркального відбиття використовують формули Френеля.

Показник заломлення світла — це безрозмірна фізична величина, що характеризує оптичну густину даного середовища відносно іншого. Позначається буквою n.

Відносний показник заломлення другого середовища відносно першого — це відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення для двох даних середовищ.

Це стала величина, що залежить лише від оптичних властивостей цих середовищ.

Абсолютний показник заломлення світла є відношенням синуса кута падіння променя у вакуумі (або повітрі) до синуса кута заломлення променя в даному однорідному середовищі.

де c — швидкість світла у вакуумі; v₂ — швидкість світла в середовищ