ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Отражение и преломление света из "Основы оптики " При этом поле в первой среде складывается из полей падающей и отраженной волн, а во второй среде — равно нолю преломленной волны (см. рис. 11.1). [c.184] Так как граничные условия (11.1) должны выполняться в любой точке границы сред и в любой момент времени, из них можно получить гяедующие законы отражения и преломления. [c.185] Геометрия полей для параллельной поляризации показана на рис. 11.2, а, для перпендикулярной — на рис. 5.2, б. Как было отмечено в разделе 1Л, в электромагнитной волне векторы Е, Н и к образуют правую ортогональную тройку. [c.185] Помимо амплитудных, представляют интерес энергетические коэффициенты отражения К и пропускания Г, равные отношению потоков энергии соответствующих волн. Так как интенсивность световой волны пропорциональна квадрату напряженности электрического поля, для любой поляризации выполняется равенство К = г . Кроме того, справедливо соотношение / + Г = 1, выражающее закон сохранения энергии при отсутствии поглощения на границе сред. [c.186] Из (11.6) находим, например, что при нормальном падении света из воздуха (п, = 1) на стекло (п = 1,5) отражается 4 % энергии светового пучка, а проходит 96 %. [c.186] На практике получение линейно поляризованного света за счет отражения под углом Брюстера используегся редко из-за низкого коэффициента отражения. Однако возможно построение поляризатора, работающего на пропускание, с использованием стопы Столетова (рис. 11.3, б). Стопа Столетова состоит из нескольких плоскопараллельных стеклянных пластинок. При прохождении через нее света под углом Брюстера перпендикулярная компонента практически полностью рассеивается на границах раздела, а прошедший луч оказывается поляризован в плоскости падения. Такие поляризаторы используются в мощных лазерных системах, в которых поляризаторы дру1их типов могут быть разрушены лазерным излучением. [c.187] Другим применением эффекта Брюстера является снижение потерь на отражение в лазерах за счет установки оптических элементов иод углом Брюстера к оптической оси резонатора. [c.188] Подробно эффект полного внутре1П1его отраже1П1я будет рассмотрен в следующем разделе, сейчас лишь отметим из формул (И.7) и (11.8) следует, что угол Брюстера всегда меньше предельною угла. [c.188] На графиках рис. 11.4, а приведены зависимости коэффициентов отражения при падении света из воздуха на гранипу го средами г ра ными показателями преломления п 2 =1,5 (сплошные линии) и п1 = 2,5 (штриховые линии). На рис. 11.4, б направление прохождения границы раздела обратное из более плотной среды в воздух. [c.188] что для среды с меньшим показателем преломления П2 начальный уровень отражения ниже, угловые зависимости мягче , а угол Брюстера меньше, чем для П2. Кривая отражения для естественного света, представляющего собой суперпозицию параллельной и перпендикулярной компонент, идет посередине между зависимостями / ц и 7 , что подтверждает известный факт для стекла коэффициент отражения практически постоянен вплоть до углов падении в 40 . [c.188] Обратимся теперь к анализу амплитудных коэффициентов (11.4). Нетрудно увидеть, что при любых соотношениях между показателями преломления и при любых углах коэффициенты пропускания положительны. Это означает, что преломленная волна всегда софазна падающей. [c.188] Из (11.4) следует, что при отражении от оптически более плотной среды (/ 1 2 Р) О при всех углах падения, а г,, О при углах падения мепьших угла Брюстера. При отражении от оптически менее плотной среды п п , а р) отражение софазное за исключением случая падения света с параллельной поляризацией под углом больишм угла Брюстера (по меньшим предельного угла). Очевидно, что при нормальном падении на оптически более плотную среду фаза отраженной волны всегда сдвинута на я. [c.189] Для границы стекло ( 7, = 1,5) — воздух - 42°. [c.189] Если а то формально вычисленный синус угла преломления становится больше 1, что возможно только при комплексных углах. Разумеется, все реальные углы, образуемые световыми лучами с осями координат, остаются вещественными, но меняется физическая сущность происходящих процессов. [c.189] Коэффициенты отражения становятся комплексными. Причем для любой поляризации Я = г = . Таким образом, при полном внутреннем отражении вся световая энергия возвращается обратно в первую среду. Этот эффект находит многочисленные применения в оптических устройствах. Примеры прь1зм ПВО поворачивающей (а), оборачивающей (б), отражающей (в) показаны на рис. 11.7. [c.190] Полное отражение используется также в оптических световодах, представляющих собой тонкое стеклянное волокно, по которому свет может распространяться на значительные расстояния (рис. 11.7, без заметного затухания. Световоды широко применяются в оптических Л1ии1ях связи, медицине и других областях. [c.191] Вернуться к основной статье