8. Хвильові явища на межі двох середовищ

8.1. Основні поняття та закони

8.1.1. Процеси на межі двох середовищ

8.1.2. Закони Снелліуса

8.2. Похиле падіння електромагнітної хвилі на межу двох середовищ

8.2.1. Вектор зорієнтовано перпендикулярно площині падіння

8.2.2. Вектор зорієнтовано паралельно площині падіння

8.3. Явище повного відбивання електромагнітної хвилі

8.4. Явище повного проходження електромагнітної хвилі. Кут Брюстера

8.4.1. Вектор зорієнтовано перпендикулярно площині падіння

8.4.2. Вектор зорієнтовано паралельно площині падіння

8.5. Утворення середовища без відбитих електромагнітних хвиль

8.6. Висновки

8.7. Контрольні питання та завдання

В процесі роботи з матеріалом цього розділу та після його завершення ви маєте

знати:

– закони Снелліуса та їх застосування;

– сутність коефіцієнтів Френеля;

– особливості хвильових явищ на межі двох середовищ за умови похилого падіння електромагнітної хвилі;

– умови повного внутрішнього відбивання електромагнітної хвилі;

– умови повного проходження електромагнітної хвилі (кут Брюстера);

– принцип формування середовища без відбитих хвиль;

– формули коефіцієнтів Френеля за різних умов орієнтації вектора стосовно площини падіння;

вміти:

– навести ілюстрацію процеса падіння пласкої електромагнітної хвилі на межу двох середовищ;

– вивести формули першого та другого законів Снелліуса;

– застосовувати закони Снелліуса;

– обчислювати коефіцієнти Френеля за різною орієнтацією векторів електромагнітного поля;

– визначати умови повного відбивання електромагнітної хвилі;

– обчислювати кут Брюстера (кут, за якого відсутнє заломлення);

– описати спосіб утворення середовища, що не відбиває електромагнітні хвилі.

8.1. Основні поняття та закони

8.1.1. Процеси на межі двох середовищ

Припустимо, що на межу двох середовищ за кутом _.до нормалі падає пласка електромагнітна хвиля (пряма хвиля) – рис. 8.1 (1 – межа двох середовищ; 2 – нормаль до межі; 3 – фронт хвилі, що падає; 4 – вектор Пойнтінга хвилі, що падає; 5 – фронт відбитої хвилі; 6 – вектор Пойнтінга відбитої хвилі; 7 – фронт заломленої хвилі; 8 – вектор Пойнтінга заломленої хвилі).

Рисунок 8.1. Процес падіння пласкої хвилі

Хвиля, що падає (3.4), частково відбивається (5,6) та проходить в інше середовище (7,8). Всі кути – падіння (), відбиття () та заломлення () – визначають від нормалі (2) до межі розподілу (1).

Площина падіння хвилі – це площина, в якій розташовано нормаль до межі, та вектор Пойнтинга.

Орієнтація векторів тав площині падіння може бути довільною, й в цій площині їх можна розкласти на ортогональні. Тому окремо проаналізуємо ситуації: векторрозташовано нормально відносно площини падіння, та векторпаралельний площині падіння.

У загальному випадку вектори тадовільної орієнтації можна отримати як суперпозицію цих двох окремих випадків.

Встановимо зв’язок між кутами падіння, відбивання, заломлення та параметрами середовища, а також співвідношення між амплітудами хвилі, що падає, відбитої та заломленої.