Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лекции Баранова по Физике.doc
Скачиваний:
173
Добавлен:
22.08.2019
Размер:
4 Мб
Скачать
☆

23. Импеданс среды для электромагнитных волн. Электромагнитные волны на границе раздела двух сред.

Импеданс среды для электомагнитных волн

Знание импеданса позволяет полностью восстановить параметры электромагнитной волны, если известны характер источника и среды.

Энергия электромагнитных волн

Если знаем направление вектора E и вектора H, то мы знаем направление распространения волны.

Условия на границе раздела двух сред.

Одна волна отраженная, другая прошедшая.

Смена знаков связана с фазовыми соотношениями

Перемножим коэф. прохождения, получим количество прошедшей энергии от падающей волны на поверхность:

перемножим коэф. отражения и получим количество отраженной энергии:

Если то энергия не будет отражаться.

- следствие закона сохранения энергии.

Коэф. выражаются через коэф. преломления среды:

Оптически более плотная среда – это среда с большим коэффициентом преломления.

1. - нет отражения

2. - первая среда плотнее второй

- H в противофазе, - E в фазе

3. - вторая среда плотнее первой

- H в фазе

- E в противофазе

24. Интерференция волн от двух и многих когерентных источников.

Интерференция света от двух источников.

Пусть есть два источника света, и они излучают на одной и той же частоте.

○ в этой точке складываются два колебания с одинаковой частотой.

1 х1

○

х2

○ 2 Е02=Е102+Е202+2Е10*Е20*cosΔφ, Δφ(t)≠const

I~E02

I=I1+I2+2√I1*I2 *cosΔφ

<I>=<I1>+<I2>+0

Если два источника не когерентны, то перераспределения не наблюдается. В случае когерентных источников сложение двух источников зависит от Δφ.

  1. Δφ=2πn

I=I1+I2+2√I1*I2 - условие max интерференции

Если I1=I2 , то I=4 I1

  1. Δφ=π(2n+1)

I= I1+I2-2√I1*I2 - условие min интерференции

Если I1=I2 , то I=0

Е1=Е01cos(ωt-kx1)

Е2=Е02cos(ωt-kx2)

Δφ=φ2- φ1= kx1- kx2

Каждая волна может двигаться в своей среде, у которой свой коэффициент преломления.

Δφ=kx1- kx2=n1*2π/λ0*x1-n2*2π/λ0*x2=2π/λ0(n1x1-n2x2) x(s)-геометрический путь

nx(ns)-оптический путь

Δ= n1x1-n2x2=n1s1-n2s2

Оптическая разность хода волн зависит от положения точки в пространстве. Как результат, сложение волн в пространстве зависит от точки в пространстве.

  1. max

Δφ=2πm, m=0,1…

2π/λ0(n1x1-n2x2)= 2πm => Δ=mλ0

  1. min

2π/λ0*Δ=π(2m+1) => Δ=λ0/2*(2m+1)

Существует множество других точек, где результат сложения волн даёт промежуточное значение интенсивности. В произвольной точке Imin≤I≤Imax

Max относительно центра располагаются симметрично.

Δхmax=λ0l/nd

Разрешение картины определяется двумя параметрами: длиной волны и отношением l/d.

По мере удаления Δφ растет и вектор Е поворачивается.

I=I1+I2+2√I1*I2 *cosΔφ=2I0+2I0cosΔφ=4I0+

I~cos2(x)

Поскольку координаты max зависят от длины волны, то положение max для разных длин волн будут разные на экране. Если источники является источниками белого света, то на экране получится разложение в спектр.

Интерференция света от многих источников.

Л учи, идущие под одним углом, собираются в одной и той же точке. Происходит сложение N электромагнитных волн. Результат сложения зависит от того с какими разностями фаз они приходят.

Е01=Е02= … =Е0.

В центр картины в главный фокус приходят волны в одной и той же фазе

Е=N*Е0 => I=N2*I0 – интенсивность в центре больше в N2 раз.

Если мы уходим от центра, то лучи приходящие в некоторую точку имеют разность не равную нулю, у них появляется разность хода.

I=N2I0cos2(Δφ/2)

Поскольку интенсивность зависит от Δφ, то у неё есть max и min значения. В картине распределения интенсивности выделяются главные и дополнительные min и max.

  1. главный max

I=N2I0, Δφ=0 => Δφ=2πm, m=0,1,2…

Величина m называется порядком главного max. Количество max слева и справа от центрального должно быть одинаково.

  1. главный min

I=0 N*Δφ=mπ, m=1,2…

N*Δφ=2πm

Поскольку количество векторов ограниченное, то многоугольник нельзя постоянно накручивать. Между каждой парой max находится N-1 min. Между каждой парой min находится max, но не главный. Такой max называется дополнительным.