Отражение и преломление света на границе раздела двух диэлектриков

1. Угол отражения равен углу падения.

2. Произведение n sinθ одинаково как для падающего луча, так и для преломленного (закон Снелла)

3. Интенсивность отраженного света зависит как от угла падения, так и от направления поляризации. Для вектора Е, перпендикулярного плоскости падения, коэффициент отражения R равен

R_┴ =

Для вектора Е, параллельного плоскости падения, коэффициент отражения R|| равен

R_║ =

4. Для перпендикулярно падающего луча (разумеется, при любой поляризации!)

²

Коэффициентотражения -отношение потока излучения, отражённого телом, к упавшему на него потоку излучения.

R=│ │, где j_r— ток вероятности волны отражённой от барьера,

j_i— ток вероятности падающей на барьер волны.

Коэффициент преломления- измерение способности прозрачной среды, такой как стекло, преломлять (изгибать) свет. Это соотношение скорости света в вакууме к его скорости в среде; вычисляется путем деления синуса угла преломления на синус угла падения входящего света: n_{1, 2}= =

Поляризация света при отражении и преломлении на г 555g65if 88; анице двух диэлектриков

Если естественный свет падает на г 555g65if 88; аницу раздела двух диэлектриков (например, воздуха и стекла), то часть его отражается, а часть преломляется в распространяется во второй среде. Устанавливая на пути отраженного и преломленного лучей анализатор (например, турмалин), убеждаемся в том, что отраженный и преломленный лучи частично поляризованы: при поворачивании анализатора вокруг лучей интенсивность света периодически усаливается и ослабевает (полного гашения не наблюдается!). Дальнейшие исследования показали, что в отраженном луче преобладают колебания, перпендикулярные плоскости падения (на рис. 275 они обозначены точками), в прелом╜ ленном ≈ колебания, параллельные плоскости падения (изображены стрелками).

Степень поляризации (степень выделения световых волн с определенной ориентаци╜ ей электрического (и магнитного) вектора) зависит от угла падения лучей и показателя преломления. Шотландский физик Д. Брюстер (1781≈ 1868) установил закон, согласно которому при угле падения i _B (угол Брюстера), определяемого соотношением

(n ₂₁ ≈ показатель преломления второй среды относительно первой), отраженный луч является плоскополяризованным (содержит только колебания, перпендикулярные плос╜ кости падения) (рис. 276). Преломленный же луч при угле падения i _B поляризуется максимально, но не полностью.

Если свет падает на г 555g65if 88; аницу раздела под углом Брюстера, то отраженный и прело╜ мленный лучи взаимно перпендикулярны (tg i _B = sin i _B/cos i _B, n ₂₁ = sin i _B / sin i ₂(i ₂ ≈ угол преломления), откуда cos i _B=sin i ₂). Следовательно, i _B + i ₂ = p /2, но i▓ _B = i _B (закон от╜ ражения), поэтому i▓ _B + i ₂ = p /2.

Степень поляризации отраженного и преломленного света при различных углах падения можно рассчитать из уравнений Максвелла, если учесть граничные условия для электромагнитного поля на г 555g65if 88; анице раздела двух изотропных диэлектриков (так называемые формулы Френеля).

Степень поляризации преломленного света может быть значительно повышена (многократным преломлением при условии падения света каждый раз на г 555g65if 88; аницу раздела под углом Брюстера). Если, например, для стекла (п= 1, 53) степень поляриза╜ ции преломленного луча составляет ╩ 15%, то после преломления на 8≈ 10 наложен╜ ных друг на друга стеклянных пластинок вышедший из такой системы свет будет практически полностью поляризованным. Такая совокупность пластинок называется стопой. Стопа может служить для анализа поляризованного света как при его отраже╜ нии, так и при его преломлении.

22.)Дисперсия диэлектрической проницаемости

Дисперсия света – это зависимость показателя преломления вещества от частоты световой волны n=f(v). Эта зависимость не линейная и не монотонная.

Области значения ν, в которых (или )соответствуют нормальной дисперсии света (с ростом частоты ν показатель преломления n увеличивается). Нормальная дисперсия наблюдается у веществ, прозрачных для света. Например, обычное стекло прозрачно для видимого света, и в этой области частот наблюдается нормальная дисперсия света в стекле. На основе явления нормальной дисперсии основано «разложение» света стеклянной призмой монохроматоров.

Дисперсия называется аномальной, если (или )т.е. с ростом частоты ν показатель преломления n уменьшается. Аномальная дисперсия наблюдается в областях частот, соответствующих полосам интенсивного поглощения света в данной среде. Например, у обычного стекла в инфракрасной и ультрафиолетовой частях спектра наблюдается аномальная дисперсия.

Спектральный состав оптического излучения: Оптические спектры, например, Ньютоновский, количественно описываются функцией зависимости интенсивности излучения от его длины волны f(л) или, что эквивалентно, от частоты f(щ), то есть функция f(щ) задана на частотной области (frequencydomain). Частотное разложение в этом случае выполняется анализатором спектроскопа - призмой или дифракционной решеткой.

Нормальная дисперсия – увеличение показателя преломления вещества с уменьшением длины волны света.

Аномальная дисперсии - вид дисперсии света, при которой показатель преломления среды уменьшается с увеличением частоты световых колебаний.

Принцип Гюйгенса — Френеля формулируется следующим образом:

Каждый элемент волнового фронта можно рассматривать как центр вторичного возмущения, порождающего вторичные сферические волны, а результирующее световое поле в каждой точке пространства будет определяться интерференцией этих волн.

Вывод выражения, для показателя преломления исходя из электронной теории дисперсии:

- ур-ие вынужденных колебаний; ; ; p=er; - дипольный момент единицы объёма; ;

- электрическая проницаемость среды;

;

величина e, характеризующая поляризацию диэлектриков под действием электрич. поля Е. Д. п. входит в Кулона закон как величина, показывающая, во сколько раз сила вз-ствия двух свободных зарядов в диэлектрике меньше, чем в вакууме. Ослабление вз-ствия происходит из-за экранизации свободных зарядов связанными, образующимися в результате поляризации среды. Связанные заряды возникают вследствие микроскопич. перераспределения заряда в электрически нейтральной среде и, в отличие от свободных зарядов, не способны перемещаться под действием поля на макроскопич. расстояния, т. е. не участвуют в электропроводности в-в.

Связь между вектором поляризации P, вектором напряжённости электрич. поля Е в вакууме и в диэлектрике (вектором электрич. индукции D) в системе единиц СГСЭ имеет вид:

D=E+4pP=eE, (1)

в системе единиц СИ:

D=e0E+P=e0eE, (2)

где e0 — электрическая постоянная. Величина Д. п. e зависит от структуры и хим. состава в-ва, а также от давления, темп-ры и др. внешних условий (табл.).

Микроскопич. теория приводит к приближённому выражению для Д. п. неполярных диэлектриков:

где ni — концентрация i-того сорта атомов, ионов или молекул, ai — их поляризуемость, bi — т. н. фактор внутр. поля, учитывающий вз-ствие диполей друг с другом и обусловленный особенностями структуры кристалла. Для большинства диэлектриков с e=2—8, b»1/3 (в системе единиц СГСЭ b=4p/3), e практически не зависит от темп-ры, давления и электрич. поля вплоть до пробоя диэлектрика. Высокие значения e нек-рых окислов металлов и др. соединений обусловлены особенностями их структуры, приводящими к большим значениям b и к сильному уменьшению знаменателя дроби в формуле (3), Т. К. при Sniaibi ® 1, e ®?.