Падение плоской электромагнитной волны на границу раздела двух диэлектриков под произвольным углом.

Рисунок 24 - Падение плоской электромагнитной волны на границу раздела двух диэлектриков

Для этого случая справедливы законы геометрической оптики с некоторым отличием.

1. Вектор Умова-Пойнтинга падающей, отраженной и прошедшей волн лежат в одной плоскости, называемой плоскостью падения;

2. Угол падения φ равен углу отражения φ';

φ = φ'.

3. Отношение синуса угла падения φ к синусу угла преломления ψ есть величина постоянная для двух данных сред

,

где ,-абсолютные показатели преломления

. - относительный показатель преломления

При падении волн под произвольным углом коэффициент отражения Г и прохождения Т зависят как от угла падения и преломления, так и от поляризации падающей волны.

Угол Брюстера

При падении плоских электромагнитных волн на границу раздела двух сред при определённых условиях коэффициент отражения может обращаться в нуль. Угол падения, при котором падающая волна полностью, без отражения, проникает из одной среды в другую, называется углом Брюстера (φ_Б). Для немагнитных диэлектриков (μμ₀)₁=(μμ₀)₂= μ₀, угол Брюстера равен

φ_Б = =.

Явление полного преломления имеет полезное техническое приложение. Так, пластинка из диэлектрика, установленная под углом Брюстера по отношению к направлению распространения падающей волны, не создаёт отражение. В то же время эта пластина может играть роль важного конструктивного элемента, обеспечивая, например, вакуумное уплотнение какого-либо прибора.

Явление полного внутреннего отражения

Если волна проходит из среды оптически более плотной, в среду оптически менее плотную n₁ > n₂ , то при угле падения больше чем φ_пво = arcsin (n₂/n₁) она полностью отражается от поверхности раздела этих сред. Явление полного внутреннего отражения используется в технике СВЧ для создания диэлектрических призм.

Неотражающие среды (покрытия)

Частным случаем такой задачи является создание неотражающих покрытий, которые будучи нанесены на поверхность металлических объектов, препятствовали бы возникновению отраженной волны.

Из выражения (102) следует, что коэффициент отражения Г равен нулю если

Z_с2 = Z₀ или (μμ₀)₂/(εε₀)₂ = μ₀ /ε_{0 .} (104)

До сих пор нет эффективного метода синтеза сред, для которых соотношение (104) выполнялось бы в широком диапазоне частот.

При создании неотражающих покрытий следует отметить, что увеличение затухания электромагнитных волн в среде, т. е. рост угла потерь δ ведёт не к уменьшению, а к возрастанию отражения.

Действительно, чем больше угол потерь , тем больше модуль комплексной диэлектрической проницательности среды. Поэтому в соответствии с (62) пределеlim Z_c2 → 0 при δ→∞. Следовательно в соответствии с (102), lim Г = -1, т.е. среда с бесконечно высоким затуханием ведет себя как идеальный отражатель.

При создании неотражающих покрытий используется эффект многократного отражения. При этом поверхность выполняется ребристой (рис. 25). При наклонном падении происходит процесс многократного отражения, причём каждое отражение сопровождается потерей части энергии волны.

Рисунок 25 – Пример не отражающей поверхности

Радиопоглощающие материалы

Предназначены для уменьшения отражения радиоволн и могут применяться для покрытия производственных помещений (создание безэховых камер) с целью проведения испытаний РЭА в условиях, приближающихся к свободному пространству, а также для обеспечения электрогерметичности РЭА. Радиопоглощающие материалы изготовляются в виде тонких резиновых ковриков, гибких и жестких листов из поролона или древесных волокон, пропитанных поглощающими составами. Радиопоглощающие материалы “Луч” (древесное волокно) λ = 15-200 см Г=1-3% “Болото” (поролон) λ = 0,8 – 100 см Г=1-2%.