ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Отражение н преломление на границе двух диэлектриков. Формулы Френеля из "Оптика " Эта величина, именуемая интервалом, имеет определенное значение, ибо она не зависит от выбора системы координат и является инвариантной. [c.467] Таким образом, правильное истолкование следствий теории относительности не дает решительно никаких оснований для выводов субъективистского или идеалистического характера. Взаимосвязь массы и энергии с особенной убедительностью показывает, что масса и энергия представляют собой неотъемлемые атрибуты материи, независимо от того, имеем ли мы эту последнюю в форме вещества или в форме электромагнитного поля (свет). [c.468] Пространственно-временные соотношения между событиями ре ального мира определяются интервалом, величина которого не зависит от произвольного выбора системы отсчета и не является, следовательно, относительной. [c.468] Теория относительности делает значительный шаг вперед по сравнению с классической физикой, для которой пространство и время были самостоятельными, не связанными друг с другом категориями. Рассматривая время и пространство в их неразрывной связи, теория относительности дает более глубокие представления о пространстве и времени, являющиеся по сравнению с представлениями классической физики дальнейшим приближением к соотношениям объективного мира. Развитие этих представлений мы имеем в так называемой общей теории относительности, которая рассматривает не только равномерное, но и ускоренное движение систем отсчета. Общая теория относительности приходит к выводу о зависимости свойств пространства и времени от распределения материальных масс. Таким образом, метафизическое представление об абсолютном времени и абсолютном пространстве, существующих независимо от материи и наряду с нею ( вместилище тел и чистая длительность , как утверждал Ньютон), заменяется представлениями, рассматривающими пространство и время как формы существования материи, в соответствии с концепцией диалектического материализма. [c.468] В предшествующем изложении мы неоднократно использовали законы отражения и преломления света, установленные на основе опытных данных. [c.470] В настоящей главе мы рассмотрим вопрос о распространении света сквозь границу двух сред в рамках электромагнитной теории света. При этом мы должны, очевидно, не только обосновать упомянутые выше законы геометрической оптики, но и продвинуть исследование задачи об отражении и преломлении дальше, а именно, рассчитать амплитуды и фазы отраженных от границы раздела световых волн и волн, прошедших через границу раздела. [c.470] К решению поставленной задачи (как и большинства физических задач) возможны два разных подхода. [c.470] Можно детально рассмотреть воздействие световой волны на электрические заряды атомов среды (электроны, ионы) электромагнитные волны возбуждают колебания зарядов, происходящие с частотой колебаний электрического вектора вследствие этих колебаний атомы среды излучают вторичные электромагнитные волны, интерференция всех вторичных волн с волной, падающей на среду, приводит к возникновению отраженной и преломленной волн. [c.470] В такой постановке сформулированная общая задача успешно разрешена, однако требуемые вычисления очень громоздки из-за необходимости учитывать действие на каждый атом не только падающей волны, но и вторичных волн от всех остальных атомов. [c.470] Другой путь решения поставленной задачи опирается на феноменологическую электродинамику, т. е. на систему уравнений Максвелла и на вытекающие из них граничные условия для электромагнитного поля. Свойства среды при этом задаются ее показателем преломления или диэлектрической проницаемостью. [c.470] Мы воспользуемся последним методом, поскольку он позволяет просто найти направление распространения, амплитуды и фазы отраженной и преломленной волн, т. е. теоретически вывести законы отражения и преломления световых волн. При этом способе, однако, вопрос о связи между показателем преломления и свойствами атомов, составляющих среду, остается открытым. [c.471] пусть на границу раздела двух изотропных однородных диэлектриков падает плоская электромагнитная волна. В таком случае, как показывает опыт, от границы раздела диэлектриков будут распространяться две плоские волны — отраженная и преломленная. [c.471] Здесь г — радиус-вектор, со -, Vj — частоты и скорости волн (/ = = i, г, d), Ej — амплитуды волн, rtj — показатели преломления граничащих сред, Sj — единичные векторы. Поскольку условие SjK = onst определяет плоскость, перпендикулярную к Sj, то выражения (135.2) описывают плоские волны, распространяющиеся вдоль векторов Sj— Si, s , s . Согласно сказанному в 4 о комплексной записи колебаний, физическое содержание связано с вещественной частью этих выражений. Аргументы декартовых слагающих комплексных векторов Ег, Еа суть начальные фазы соответствующих колебаний. Как разъяснено в ПО, разность начальных фаз составляющих вектора , влияет на состояние поляризации волны. [c.472] Согласно (135.3), частоты всех трех волн должны быть равны между собой. В рамках молекулярных представлений, изложенных в начале параграфа, этот результат очевиден, так как частоты колебаний зарядов, вынуждаемых электрическим вектором световой волны, совпадают с частотой вынуждающей силы, т. е. со,. В дальнейшем индексы при со,, со,-, со будут опущены и частота будет обозначаться просто через со. [c.472] Из равенства (135.4) следует, что единичные векторы ,, S, и Sa находятся в одной плоскости, проходящей через нормаль к плоскости раздела и s, (плоскость падения), что соответствует опыту (см. 1). [c.472] Выберем систему координат таким образом, чтобы плоскость хОу совпадал а с плоскостью раздела сред, а плоскость гОх — с плоскостью падения, причем ось Oz направим из среды / в среду II (рис. 23.1). Углы между , , s и осью г обозначим ср,ф (углы падения и преломления), а угол между Ог и Sr обозначим я — ф (ф — угол отражения, см. рис. 23.1). [c.472] Результаты вычисления Ej i и Eji позволяют, очевидно, решить задачу об отражении и преломлении света произвольной поляризации. Взаимные ориентации векторов Sj, Ejti, Ец и соответствующих им напряженностей //j, H,i магнитного поля приведены на рис. 23.1, а и б. [c.474] Величины Г и /ц носят названия амплитудных коэффициентов отражения и пропускания для волны, линейно-поляризованной в плоскости падения. [c.474] Соотношения (135.8) — (135.11) между амплитудами падающей, отраженной и преломленной волн известны под названием формул Френеля. [c.474] Установим с помощью формул Френеля соотношения между фазами падающей, преломленной и отраженной волн. Амплитудные коэффициенты отражения — величины вещественные (случай полного внутреннего отражения, когда это не так, рассматривается в гл. XXIV). Поэтому фазы отраженной, преломленной и падающей волн либо совпадают, либо отличаются на я. Заметим, что направления, выбранные для наших векторов в качестве положительных, конечно, условны (так же как во всякой геометрической задаче). Но поскольку мы придерживаемся их на всем протяжении нашего рассмотрения, то найденные таким путем соотношения имеют общий смысл. Наш выбор положительных направлений означает, в частности, что волны i, г, d совпа,[1,ают по фазе, если амплитуды Ег, имеют одинаковые знаки, и противоположны по фазе, если знаки различны. [c.475] Вернуться к основной статье