Преломление электромагнитных волн

ОТРАЖЕНИЕ И ПРЕЛОМЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН [c.71]

По-прежнему ограничимся случаем плоских волн. Рассмотрим нормальное падение волны на границу раздела, а затем исследуем наклонное падение и выведем законы отражения и преломления электромагнитных волн. Введем основные понятия и обозначения и получим фазовые и амплитудные соотношения на границе раздела двух диэлектриков (формулы Френеля). Используя полученные соотношения, решим ряд задач, научное и прикладное значение которых весьма велико. Распространяя метод на случай границы раздела диэлектрик — проводник, получим основные сведения об электромагнитной волне в проводящей среде. В заключение рассмотрим возникновение светового давления. Таким образом еще раз убедимся, что теория Максвелла позволяет получить информацию о весьма разнообразных физических явлениях. [c.71]

ЗАКОНЫ ОТРАЖЕНИЯ И ПРЕЛОМЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН [c.79]

Проведем теперь предварительное исследование общего случая. Электромагнитная волна падает под произвольным углом на границу раздела двух сред. В данном параграфе не используются соотношения между амплитудами напряженности электрического и магнитного полей на границе сред, а будут лишь записаны исходные уравнения, из анализа которых сразу можно получить законы отражения и преломления электромагнитных волн. [c.79]

Чтобы придать этому закону преломления электромагнитных волн более привычный вид, вспомним, что и = /ni, а 2 = с/пг-Тогда [c.81]

Получите законы отражения и преломления электромагнитной волны. [c.455]

Важнейшим выводом теории Максвелла явилось положение, согласно которому скорость распространения электромагнитного поля в вакууме равняется отношению электромагнитных и электростатических единиц силы тока второй, не менее важный вывод гласил, что показатель преломления электромагнитных волн равняется У ер, где е — диэлектрическая, ар — магнитная проницаемости среды. Таким образом, скорость распространения электромагнитной волны, в частности света, оказалась связанной с константами вещества, в котором распространяется свет. Эти константы первоначально вводились в уравнения Максвелла формально и имели чисто феноменологический характер. Напомним, что в механической (упругой) теории никакой связи между оптическими характеристиками среды (скорость света) и ее механическими свойствами (упругость, плотность) установлено не было. Известно, что для целого ряда газообразных и жидких диэлектриков соотношение Максвелла п = Уе х е (ибо р. близко к 1) выполняется достаточно хорошо [c.539]

Отражение и преломление электромагнитных волн на границе двух [c.11]

Рис. 16.6. К выводу законов отражения и преломления электромагнитных волн

Диэлектрическая проницаемость и в этом случае является величиной комплексной. Следовательно, комплексным должен быть и показатель преломления п = п—шх = = (1— я), у которого, как известно (см. 16.6), действительная часть п характеризует преломление электромагнитной волны, а мнимая часть 1пу, описывает поглощение волны. [c.96]

Выбранные методы позволяют определить непосредственно в изделии большое количество различных физических характеристик таких как скорость и затухание упругих волн (продольных, сдвиговых, поверхностных, изгибных, Лэмба, Лява и др.), коэффициент отражения и преломления упругих волн, угол поворота плоскости поляризации сдвиговых волн, диэлектрическую проницаемость, тангенс угла электрических потерь, коэффициент затухания электромагнитных волн, коэффициенты отражения, прохождения и преломления электромагнитных волн СВЧ и ИК диапазона, которые могут быть использованы при комплексном контроле механических, технологических и структурных характеристик композиционных полимерных материалов. [c.104]

Зная энергию падающей волны, измеряя распределение энергии за объектом, измеряя возникающие разности фаз, определяя направление и степень поляризации, зная законы отражения и преломления электромагнитных волн, можно извлечь всю возможную информацию об интересующем нас объекте о толщине пластин, показателе преломления пластин, угле наклона пластин по отношению друг к другу. [c.17]

Задача IV. 9. Для плазмы, состоящей из электронов и одного сорта ионов, при выполнении условий предыдущей задачи определить показатель преломления электромагнитной волны. [c.128]

Подставляя эти выражения в формулу для показателя преломления электромагнитных волн, полученную в задаче IV. 9, находим следующие два спектра колебаний [c.129]

Законы отражения света, учитывающие состояние поляризации отраженной и преломленной волн, выводятся для перечисленных выше случаев из общей теории отражения и преломления электромагнитных волн и представляются в виде формул Френеля. [c.56]

Рис. 2-2-1. Отражение и преломление электромагнитной волны.

Таким образом, по показателю преломления электромагнитной волны (света) можно найти поляризуемость а в соответствующем частотном диапазоне. Эту формулу называют уравнением Лорентца — Лоренца. Величины Рм и а в выражениях (2-3-17) и (2-3-19) изменяются с частотой. Это объясняется тем, что с повышением частоты, как отмечалось в 2-5-1, относительная диэлектрическая проницаемость понижается. [c.88]

В рассматриваемой области частот показатель преломления электромагнитных волн велик и, следовательно, большинство фотонов с энергиями, равными и меньшими энергии дна экситонной зоны, испытывают многократное внутреннее отражение, прежде-чем они покидают кристалл. В связи с большим значением параметра /, т. е. большой силой связи экситонов с фотонами и близостью энергии фотонов к резонансной энергии экситонов, вероятность комбинационного рассеяние очень велика. Многократное комбинационное рассеяние и реабсорбция приводят к ослаблению люминесценции резонансной частоты. Одновременно с таким ослаблением возрастает интенсивность низкочастотного спектра люминесценции. Такая перестройка спектра покидающего кристалл излучения будет тем значительней, чем больше размеры кристалла. [c.596]

Вывести формулы для отражения и преломления электромагнитных волн, в предположении, что магнитная проницаемость отлична от единицы. [c.422]

Все среды, за исключением абсолютного вакуума, обладают дисперсией, т. е. зависимостью показателя преломления электромагнитных волн от их частоты. Наилучшим приближением к вакууму является межпланетное и межзвездное пространство. По астрофизическим данным средняя плотность вещества в межпланетном пространстве составляет около одного атома (иона) на 1 см . В межзвездном пространстве нашей Галактики средняя концентрация вещества — около 10 атомов на 1 см , а в межгалактическом пространстве еще меньше. В лучших же вакуумных приборах она не меньше 10 атомов на 1 см , а обычно гораздо больше. [c.517]

При проведении расчета (подчеркнем это еще раз) надо соблюдать осторожность, чтобы не спутать внешнее поле с полем Е электромагнитной волны, которое предполагается монохроматическим. Роль постоянного поля о сводится к созданию в среде определенного распределения молекул по их направлениям в пространстве. Переменное же поле Е создает в ней переменную электрическую поляризацию Р, определяющую показатели преломления электромагнитной волны. [c.555]

При Xl = = 0 выражения для ДГ и переходят в хорошо известные формулы Френеля, описываюш,ие отражение и преломление электромагнитных волн, в которых магнитное поле перпендикулярно плоскости падения. Пьезоэффект в основном приводит к малым поправкам — порядка по отношению к единице. Такого порядка, в частности, оказывается коэффициент трансформации электромагнитных волн в упругие Дэ. Такого же порядка поправки возникают в величинах угла полного внутреннего отражения (е > 1). [c.89]

Изменение показателя преломления электромагнитной волны под действием упругой волны, а также возникновение упругой волны под действием электромагнитной волны в результате эффекта электрострикции могут быть представлены как взаимодействие Ф. с фотонами. Примерами такого взаимодействия являются дифракция света на ультразвуке, а также спонтанное и вынужденное Мандельштама — Бриллюэна рассеяние. [c.372]

Для диэлектрической проницаемости с(П), равной квадрату комплексного коэффициента преломления электромагнитной волны п(П) = Пп — мы имеем [c.123]

Казалось бы, что прекрасно разработанную в астрономии теорию оптической рефракции можно непосредственно применить к проблемам космической связи. Но это не так, ибо, как известно, влажность воздуха почти не влияет на преломление электромагнитных волн оптического диапазона наоборот, в диапазоне сантиметровых и дециметровых волн содержание влаги сильно влияет на преломляющие свойства тропосферы. [c.326]

При более серьезном рассмотрении вопросов радиоуправления с Земли необходимо учитывать влияние атмосферы и ионосферы. В космическом пространстве в непосредственной близости от Земли расположены области ионизированной материи, и поэтому коэффициент преломления электромагнитных волн радиочастотной части спектра в этих областях существенно отличен от единицы. Так как эти области расположены вокруг Земли примерно концентрическими слоями, то радиоволны, идущие с Земли в космическое пространство, будут в общем случае подвергаться действию рефракции. Любая другая область пространства, в которой плотность ионизированных частиц переменна, будет также искривлять траекторию радиоволн. [c.635]

Для рассматриваемых нами покрытий основным критерием при выборе оптимальной толщины является фактор, обеспечивающий полное излучение через поверхность излучает тело, поверхность же является разделом двух сред, имеющих различные оптические характеристики [3]. Под оптическими характеристиками среды понимаются, как известно, показатель поглощения показатель преломления и диэлектрическая проницаемость ц. Частицы вещества, находящиеся в поверхностном слое (или с другой стороны границы раздела), испускают электромагнитную энергию в направлении границы между двумя средами. Излучение, проходящее через эту границу, распространяется в граничной среде. Уравнение плоской электромагнитной волны, распространяющейся в глубь металла вдоль оси х, будет [c.116]

Закон отражения совпадает с законом отражения механических волн, т. е. угол отражения равен углу падения падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр к поверхности в точке падения лежат в одной плос-р ости. На границе раздела двух сред происходит преломление электромагнитных воли. Закон преломления отношение синуса угла падения а к синусу угла преломления р является величиной постоянной для двух данных сред. Это отношение равно отношению скорости V электромагнитных волн в первой среде к скорости V2 во второй среде sin а VI [c.249]

Объясняется разложение белого света тем, что белый свет состоит из электромагнитных волн с разной длиной волны и показатель преломления света зависит от его длины волны. Наибольшее значение он имеет для света с самой короткой длиной волны — фиолетового света. Наименьшим показателем преломления обладает самый длинноволновый свет — красный. Абсолютный показатель преломления света определяется отношением скорости света с в вакууме к скорости света v в среде [c.269]

Но все же необходимо иметь в виду, что в некоторых сложных случаях при отражении и преломлении волн в силу указанных причин может появиться составляющая вектора Е в направлении распространения суммарной волны. Наличие такой составляющей у суперпозиции волн ни в коей мере не противоречит сформулированному ранее положению о строгой поперечности свободной электромагнитной волны. [c.24]

Аналогичные проблемы, требующие детального анализа граничных условий, возникают при распространении сложной электромагнитной волны вдоль какого-либо изогнутого прозрачного стержня или волокна, показатель преломления в котором больше, чем в окружающей среде. Такой способ передачи световой энергии ("волоконная оптика") основан на использовании полного внутреннего отражения (см. 2.4). [c.24]

Две встречные волны могут возникать различными способами. Наиболее простой и часто встречающийся случай — это отражение при нормальном палении электромагнитной волны от плоской поверхности идеального проводника (см. 2.5) или диэлектрика с большим показателем преломления. [c.76]

Анализ проведенных опытов позволяет ответить на вопрос, имеющий прямое отношение к взаимодействию излучения и вещества. В стоячей электромагнитной волне пучности векторов Е и Н пространственно разделены, и, следовательно, в принципе можно установить, какой из них ответствен за фотохимическое действие. В этих опытах свет отражался от металлической поверхности, которая, как уже указывалось, эквивалентна в смысле отражения диэлектрику с очень большим показателем преломления. Поэтому на границе раздела происходит изменение фазы вектора Е на п. [c.78]

Следовательно, при углах падения, меньших угла Брюстера (ф < ФБр). отражении от оптически менее плотной среды (П1 > П2) отраженная и падающая волны совпадают по фазе, т.е. нет потери полуволны при отражении. Рассмотрение больших углов (заметим, что для случая ni n < 1, т.е., например, при переходе волн из стекла в воздух, фвр < 45°) затруднено тем, что существует такой угол ф = ф ред, при котором ф2 = я/2, т.е. весь световой поток отражается и преломленная волна отсутствует. Ранее считалось, что формулы Френеля теряют смысл при Ф Фпред. но впоследствии было выяснено, что использование комплексных величин для амплитуд и углов позвол.яет получить достаточно полное описание и этого частного случая отражения и преломления электромагнитных волн (явления полного внутреннего отражения), представляющего самостоятельный интерес. [c.92]

Более общий подход к изучению законов отражения и преломления электромагнитной волны может быть осуществлен на основе уравнений Максвелла (см. 2.1). Однако уравнения Максвелла были выведены для областей пространства, в которых физические свойства среды (характеризующиеся величинами е и р) непрерывны. В оптике же часто встречаются случаи, когда эти свойства резко меняются на одной или нескольких поверхностях, поэтому необходимо вводить граничные условия. Выше мы отмечали (см. 2.1), что при отсутствии поверхностных токов и свободных поверхностных зарядов на границе раздела уравнения Максвелла должны удовлетворять гранич[1ым условиям, т. е. равенству тангенциальных составляющих векторов Е и Н. Отношение нормальных составляющих обратно пропорционально соответствующим значениям е или р, т. е. г Ет = г2Е2п, р Ящ = ргГ/гп- Так как в оптике обычно Р1 = Ц2=Г то нор.мальные составляющие вектора Н равны Я]т =//2)2. [c.11]

Выражения (16.41) и (16.42) представляют собой уравнения плоской волны (амплитуда o= onst), поэтому мы можем пользоваться всеми полученными ранее формулами, заменяя в них показатель преломления п комплексной величиной п = п—шх, где действительная часть п по-прежнему характеризует преломление электромагнитной волны, а МЕШмая часть шх описывает поглощение волны. Величины я и х являются параметрами, характеризуЕОЩими оптические свойства металла. [c.27]

Инфракрасная поляризация, отличающая ионные кристаллы, обусловлена взаимным смещением в электромагнитном поле катионной и анионной подреше-ток (см. рис. 3.12,в). Это обусловливает более низкочастотный, чем оптический, дополнительный поляризационный вклад в коэффициент преломления электромагнитной волны закон дисперсии на всех частотах, меньших ИК-диапазона, имеет вид (о = ряда ионных кристаллов существенно превы- [c.85]

Вообще, несмотря на то, что звуковые волны в газах и жидкостях и электромагнитные волны (в частности, световые) пе только совершенно различны по своей природе, но принадлежат к разным типам волн (первые — продольные, а вторые — поперечные), в отражении и преломлении звуковых волн на границе раздела двух газов или жидкостей и электромагнитных волн на границе раздела двух диэлектриков (или магпитодиэлектриков, когда х > 1) много общих черт. Конечно, явления поляризации, сопутствующие отражению и преломлению электромагнитных волн на границе двух диэлектриков, не имеют аналога при отражении и преломлении звуковых волн на границе газов и жидкостей, поскольку эти волны — продольные и поляризация им не свойственна. Однако если рассматривать два частных случая отражения и преломления плоскополяризованных электромагнитных волп, ие сопровождающихся изменением характера 19 [c.563]

Предварительные замечания. В гл. VII, 8 мы рассматривали явленпя отражения, преломления, дисперсии электромагнитных волн феноменологически, т, е, не вдаваясь в механизм взаимодействия электромагнитных волн с частицами вещества, а характеризуя вещество в целом некоторым параметром — показателем преломления п. Пользуясь результатами 8, мы сможем рассмотреть отражение и преломление электромагнитных волн (в частности, света) совсем по-другому, раскрыть (механизм этих явлений. Заключается он в общих чертах в следующем ). (Будем говорить для наглядности о видимом свете). [c.333]

Законы преломления и отражения, определяя направления отраженного и преломленного лучей, не дают никаких сведений об интенсивностях и фазах. Задачу определения интенсивностей и фаз отраженного и преломленного лучей можно решить, исходя из взаимодействия электромагнитной волны со средой. Согласно электронной теории, под действием электрического поля падающей волны электроны среды приводятся в колебания в такт с возбуждающим полем — световой волной. Колеблющийся электрон при этом излучает электромагнитные волны с частотой, равной частоте возбуждающего поля. Излученные таким образом волны называются вторичными. Вторичные Bojnibi оказываются когерентными как с первичной волной, так и мемаду собой. В результате взаимной интерференции происходит гашение световых волн во всех направлениях, кроме двух — в направлениях преломленного и отраженного лучей. В принципе можно, решая задачу интерференции, определить направления распространения, интенсивности и фазы обоих лучей. Однако решение ее, хотя и привело бы к результатам, согласующимся с опытными данными, представляется довольно сложным. Эту же задачу можно решить более простым путем,- используя систему уравнений Максвелла. [c.45]

Дуализм свойств света. При исследовании законов фотоэффекта в опытах по наблюдению рассеяния фотонов на электронах обнаруживается квантовая, корпускулярная природа света. Но вместе с тем свет обнаруживает способность к дифрагсции, интерференции, преломлению, отражению, дисперсии, поляризации и все эти явления полностью объясняются на основе представлений о свете как электромагнитной волне. [c.304]

Но тождество (2.3) выполняется (при произвольном значении t), если О) = a>i = шз. Этого и следовало ожидать, поскольку нет никаких физических причин для изменения частоты при отра-нсении или преломлении света на границе раздела двух диэлектриков. Следует иметь в виду, что при взаимодействии с веществом очень сильной электромагнитной волны очевидное соотношение м = oi = шз может не выполняться. Это одна из ключевых проблем нелинейной оптики, получившей существенное развитие за последнее время. Рассмотрение некоторых исходных положений этой науки см. в 4.7. [c.73]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...