ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Полное отражение из "Общий курс физики Оптика Т 4 " Из них видно, что I I = 1 I и I i I = I 11 I, т. е. отражение действительно является полным . В то же время неоднородная волна во второй среде, вообще говоря, не исчезает. Например, если ф = Фо = ar sin л, то Dj = 2Si. Здесь нет нарушения закона сохранения энергии. Дело в том, что формулы Френеля относятся к монохроматическому полю, т. е. к некоторому установившемуся процессу. А в этом случае закон сохранения энергии требует только, чтобы количество энергии во второй среде менялось во времени периодически. Иными словами, среднее за период изменение энергии во второй среде должно быть равно нулю. Что это условие действительно выполняется, показывает следующее простое вычисление. [c.412] Поле во второй среде определяется формулами (65.5). Так как соз ф — величина чисто мнимая, то из них видно, что между электрическим и магнитным полями существует сдвиг фаз в 90°. При этом величина Е%Ну также чисто мнимая, а потому 8 = 0. То же справедливо и в случае, когда электрический вектор перпендикулярен к плоскости падения. Этим наше утверждение доказано. [c.413] Чтобы ответить на вопрос, как появилась энергия во второй среде, надо было бы исследовать процесс установления колебаний. Можно, например, рассмотреть квазимонохроматическую волну с передовым фронтом, перед которым нет никакого волнового воз-5 ущения. Пока фронт волны не достиг границы раздела, во второй среде нет поля. Как только волна дойдет до границы раздела, она сначала будет почти целиком проникать во вторую среду и лишь частично отражаться. По мере установления колебаний коэффициент отражения будет быстро нарастать и стремиться к своему предельному значению — единице. Полное отражение имеет место лишь для установившегося режима. Пока процесс не установился, отражение всегда частичное. [c.413] Меняя толщину воздушного зазора, молено изменять интенсивность проходящего света. На этом основано устройство светового телефона, запатентованного фирмой Цейсс. Роль одной из сред играет прозрачная мембрана, колеблющаяся под действием падающего на нее звука. Свет, прошедший через зазор, меняет интенсивность в такт с изменениями силы звука. Падая на фотоэлемент, он возбуждает переменный ток, сила которого изменяется также в соответствии с изменениями силы звука. Этот ток усиливается и используется в дальнейшем. [c.414] Явления прохождения волн через тонкие зазоры, аналогичные описанному, не специфичны для оптики. Они имеют место для волн любой природы и могут происходить, когда фазовая скорость в зазоре превосходит фазовую скорость в окружающих средах. Легче всего они реализуются для длинных волн (радиотехника, акустика). Особо важное значение эти явления приобрели в я. -ной и атомной физике, а также в теории твердого тела. Об этом будет говориться в пятом томе нашего курса. [c.414] Отсюда видно, что tg (6/2) О, т. е. б лежит в пределах от нуля до я. Значит, колебание Е опережает по фазе колебание Е , и эллиптическая поляризация отраженного света будет левой. Наоборот, если разность фаз между такими же колебаниями в падающей волне равна п, то эллиптическая поляризация отраженной волны будет правой. [c.415] Она должна распространяться параллельно границе раздела. Так как однородные волны попе- Рис. 244. речны, то отсюда следует, что электрический вектор во второй, а следовательно, в силу граничных условий, и в первой среде нормален к границе раздела. При том выборе положительного направления электрического поля, которого мы придерживаемся (рис. 244), это означает, что фазы падающей и отраженной волн на границе раздела совпадают. [c.416] Напротив, при ф = 90° полное отражение сопровождается изменением фазы на 180°. В этом случае падающая и отраженная волны распространяются в одном и том же направлении — параллельно границе раздела. Граничные условия будут удовлетворены, если положить / = —ёц. Падающая и отраженная волны гасят друг друга, в результате чего как в первой, так и во второй средах не будет никакого светового поля, и граничные условия выполняются тривиально. Но равенство означает, что при отражении появляется скачок фазы в 180°. [c.416] Следует заметить, что говорить об отражении, света, когда угол падения точно равен 90°, не имеет смысла. Приведенное рассуждение показывает только, к какому пределу стремится амплитуда когда угол падения приближается к 90°. Если отражение полное, то в первой среде образуются стоячие волны с узловыми плоскостями, параллельными границе раздела. По мере приближения угла падения к 90° расстояние между узловыми плоскостями увеличивается и стремится к бесконечности. При этом ближайшая узловая плоскость в пределе сливается с границей раздела. Одновременно исчезает поле во второй (оптически менее плотной) среде. [c.417] при ф = Фо скачок фазы при отражении равен нулю, а при ф = 90° он составляет 180°. При этом во всем интервале изменения угла ф от фо до 90° отражение должно оставаться полным ( 64). Изобразим колебание электрического поля в отраженной волне на векторной диаграмме. При Ф = Фо амплитуда изобразится вектором А (фо) (рис. 245), а само колебание — его проекцией на ось X (если заставить вектор А (фо) равномерно вращаться вокруг О с угло- -/, . [c.417] Вернуться к основной статье