Коэффициент отражения ρ показывает, какая часть энергии отражается

Коэффициенты отражения и пропускания зависят от направления поляризации падающей волны:

Отсюда следует, что при прохождении светом границы раздела двух сред его состояние поляризации изменяется.

3.3. Различные случаи падения и отражения света

Математическое описание прохождения полем границы раздела двух сред имеет большое значение при проектировании оптических систем, где встречается ряд практически важных частных случаев. Ниже рассматриваются эти случаи, а также пример применения формул Френеля при создании средств, уменьшающих потери света на отражение.

3.3.1. Нормальное падение

При нормальном падении ε= ε′= 0. Тогда коэффициент отражения определяется так:

46

Если граница раздела сред – стекло-воздух, то ρ ≈ 0.04 , то есть при нормальном падении света на стекло отражается около 4% энергии.

3.3.2. Угол Брюстера

Из выражения (3.2.13) следует, что при угле падения таком, что ε+ε′= π2 ,

коэффициент отражения параллельно поляризованного света ρ || = 0 .

Следовательно, при определенном угле падения свет при параллельной поляризации совсем не отражается, а отражается только ортогонально поляризованный свет (рис.3.3.1).

Угол, при котором происходит полная поляризация при отражении,

называется углом Брюстера:

Рис.3.3.1. Угол Брюстера.

Можно наглядно показать различия зависимостей коэффициентов отражения света от границы раздела двух сред для двух случаев поляризации. Для этого строится график зависимости ρTE и ρTM от угла падения εi (рис.3.3.2). Индекс TE обозначает такое состояние поляризации света, при котором электрический вектор перпендикулярен плоскости падения ( E ), а TM – состояние поляризации, при котором электрический вектор лежит в

47

плоскости падения ( E || ). График показывает, что граница раздела двух сред

оказывает наиболее сильное влияние на поляризацию падающего света для углов падения, близких к углу Брюстера. Это явление используется при создании специальных преобразователей светового поля – поляризаторов.

ρ

Рис.3.3.2. График зависимости коэффициентов отражения для TM и TE поляризованного света от угла паденияεi .

3.3.3. Просветление оптики. Тонкие пленки

При прохождении света через сложные оптические системы с большим количеством оптических деталей на каждой поверхности теряется около 4% света. В результате через систему может пройти всего 20% светового потока. Применение тонкослойных пленок для ослабления френелевского отражения называется просветлением оптики. Просветляющие покрытия могут уменьшить отражение в 3-4 раза.

Принцип действия просветляющих покрытий основан на явлении интерференции. На поверхность оптической детали наносят тонкую пленку, показатель преломления которой меньше показателя преломления стекла nпл < nст . Луч, отраженный от поверхности пленки, и луч, отраженный от границы пленка-стекло когерентны. Можно подобрать толщину пленки так, чтобы при интерференции они погасили бы друг друга, усиливая, таким образом, проходящий свет (рис.3.3.3).

48