Лекция 3
3 Прохождение света через границу раздела двух сред
3.1. Отражение и преломление света на границе раздела двух сред
|
После
прохождения границы раздела двух
прозрачных однородных диэлектрических
сред падающая плоская волна (луч
N– вектор
нормали к поверхности в точке падения
единичной длины |
|
)
разделяется на две волны: проходящую
во вторую среду (луч
)
и отраженную (луч
).
.
Угол
падения
–
это угол между лучом
,
падающим на преломляющую или отражающую
поверхность, и нормалью
к
поверхности в точке падения.Угол
преломления
–
это угол между преломленным лучом
и
нормалью
к
поверхности в точке преломления.Угол
отражения
–
это угол между отраженным лучом
и
нормалью
к
поверхности в точке отражения.
3.1.1. Закон преломления
Классическийзакон преломления Снеллиуса (refraction law):
|
|
2. произведение показателя преломления на синус угла между лучом и нормалью
сохраняет свое значение при переходе в следующую среду:
|
3.1.2. Закон отражения
Закон отражения (reflection law):
|
|
3.1.3. Полное внутреннее отражение
|
При
переходе из более плотной среды в
менее плотную
Условие:
|
|
,
при некоторомугле
падениясинусугла
преломленияпозакону
преломлениядолжен быть больше
единицы, в таком случае преломления
не происходит, а происходитполное
внутреннее отражение(ПВО, entire
inner reflection).
3.2. Формулы Френеля. Соотношение между амплитудами падающих, преломленных и отраженных волн
3.2.1. Формулы Френеля
|
Рассмотрим границу
раздела двух сред с показателями
преломления
|
|
и
.
Разложимэлектрический
векторпадающей плоской волны
на
две составляющих: одна лежит в плоскости
падения (
),
другая перпендикулярна плоскости
падения (и плоскости рисунка) (
).
Формулы Френеля, для амплитуд
прошедшей
,
и
отраженной
,
волн
соответственно:
|
или |
|
3.2.2. Распределение энергии между отраженным и преломленным полями
Коэффициент отражения
показывает,
какая часть энергии отражается по
отношению к падающей:
Коэффициент пропускания 
показывает,
какая часть энергии проходит по отношению
к падающей:
В сумме коэффициенты отражения и
пропускания равны единице:
Коэффициенты отражения и пропускания
зависятот направления
поляризации падающейволны:
,
3.3. Различные случаи падения и отражения света
3.3.1.
Нормальное падение.При
нормальном падении
.
Тогда:
,
|
|
|
График зависимости
коэффициентов отражения для TM и TE
поляризованного света от угла падения Индекс
|
|
обозначает
такое состояние поляризации света,
при которомэлектрический
векторперпендикулярен
плоскости падения (
),
а
–
состояние поляризации, при котором
электрический вектор лежит в плоскости
падения (
).
График показывает, что граница раздела
двух сред оказывает наиболее сильное
влияние на поляризацию падающего
света дляуглов
падения, близких к углу
Брюстера.