Законы отражения и преломления электромагнитных волн

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]

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

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

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]

Это выражение (2.8) обычно называется в оптике законом Снеллиуса. Хорошо известно, что законы отражения и преломления световых волн служат основой геометрической оптики. Мы видим, что в электромагнитной теории света эти законы получаются в самом общем виде без введения каких-либо специальных предположений, как следствие записанных выше граничных условий для уравнений Максвелла. Они справедливы для электромагнитных волн в любом диапазоне частот. [c.82]

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]

Предположим, что электромагнитная плоская волна, распространяющаяся в среде 1 в направлении fii, падает на поверхность раздела между средами-1 и 2 под. углом падения 0i (острый угол между направлением распространения Qi и нормалью к поверхности раздела). Часть излучения будет отражаться, а остальная часть будет распространяться в среде 2 в направлении Q2 под углом преломления 62 (острый угол между направлением Q2 и нормалью к поверхности раздела). На фиг. 2.1 показаны углы падения 0] и преломления 02. Если поверхность раздела является идеальной,- то законы отражения и преломления могут быть выведены из уравнений Максвелла. [c.67]

Заметим, что для вывода законов отражения и преломления мы воспользовались из всей теории Максвелла только линейностью одного из граничных условий ). Те же законы имеют место вследствие линейности граничных условий и для электромагнитных волн любой поляризации, а также и для звуковых волн (при малых амплитудах). [c.273]

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]

При формулировке основных положений теории необходимо в первую очередь учесть поглощение электромагнитной волны, чего мы не делали при рассмотрении диэлектриков, предполагая, что сумма потоков энергии для отраженной и преломленной волн всегда равна потоку падающей энергии. Однако любая среда в большей или меньшей степени поглощает электромагнитное излучение, что ведет к затуханию электромагнитной волны, амплитуда которой будет постепенно уменьшаться. Для волны, распространяющейся вдоль оси 2, в слое малой толщины 2 поглощается определенная часть падающего света, пропорциональная толщине слоя (И——кМг. В соответствии с этим интенсивность света убывает по мере проникновения в поглощающую среду по закону [c.26]

Тепловые лучи подчиняются всем законам световых лучей законам отражения, преломления и поглощения. По современным воззрениям природа лучистого теплообмена заключается в использовании переноса теплоты и энергии электромагнитными волнами, имеющими квантовую природу и подчиняющимися законам термодинамики. [c.219]

Свойства излучения зависят от длины волны. Так, электромагнитные волны с Я, = 0,4-=-0,8 микрон отвечают видимой части спектра большая длина волн (Я, > 0,8) соответствует инфракрасному излучению меньшая (Я < 0,4) — ультрафиолетовому и т. д. Но независимо от этого можно установить общие законы для излучения. В частности, законы распространения, отражения и преломления видимого света (из оптики) остаются справедливыми для всей области теплового излучения. [c.29]

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]

Согласно электромагнитной теории света, носителями лучистой энергии являются электромагнитные волны, излучаемые телами. Эти волны в изотропной среде или вакууме распространяются прямолинейно со скоростью света, подчиняясь оптическим законам преломления, поглощения и отражения. Колебания электромагнитных волн направлены перпендикулярно к пути луча. При взаимодействии с веществом носители лучистой энергии проявляют себя как фотоны (кванты энергии), обладающие характером движущихся частиц. Данные о длинах волн некоторых видов излучения приведены ниже [c.181]

Согласно электромагнитной теории света, излучение представляет собой электромагнитные волны, испускаемые излучающим телом. Эти волны в однородной изотропной среде или в пустом пространстве распространяются прямолинейно со скоростью света и подчиняются оптическим законам преломления поглощения и отражения. [c.15]

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]

При рассмотрении различных вопросов оптики мы до сих пор не обращали внимания на взаимодействие световой волны со средой, в которой она распространяется. Формулируя, например, законы отражения и преломления света, мы основывались только на опытных данных. Однако эти законы, давая правильный ответ на вопрос о направлении отраженной и нрело.мленной волн, ничего не говорят об интенсивности и фазе отраженного и преломленного света. Для ответа на данные вопросы необходимо знать, каким образом влияет на световую волну вещество тех сред, через которые проходит волна. Это можно сделать, исходя из электромагнитной природы света и представлений о веществе как о системе электрических зарядов. [c.3]

Законы отражения и преломления. Если на границу раздела двух сред с зазными оптическими свойствами падает плоская волна, то она делится иа две волны отраженную и проходящую во вторую среду (преломленную). Таким образом, электромагнитное поле в первой среде образуется из поля падающей и отраженной волн, а во второй — из поля преломленной волны. [c.12]

Впервые эти закономерности были установлены в начале XIX в. Aparo и Френелем. Принципиальное значение этих опытов состояло тогда в том, что они однозначно доказывали строгую поперечность световых волн и отсутствие продольной компоненты. Этот вывод, естественный с точки зрения электромагнитной теории, был сделан в свое время Юнгом и Френелем еще для упругой теории света и приводил к очень серьезным трудностям. Гипотеза о существовании среды, дающей строго поперечные колебания и не допускающей продольных, несовместима с представлением об обычной упругой среде, что заставило для понимания законов отражения и преломления света делать предположения, противоречащие механике обычных сред. В частности, Френель высказал гипотезу о том, что при переходе из одной среды в другую свойства эфира в этих средах изменяются таким образом, что его упругость остается неизменной и, следовательно, плотность меняется прямо пропорционально квадрату показателя преломления среды. Наличие данной гипотезы позволило Френелю решить задачу о соотношении между амплитудами падающей, отраженной и преломленной волн (формулы Френеля). [c.49]

Многоквантовое поглощение и генерация гармоник, конечно, наблюдались и раньше в радиочастотном и СВЧ диапазонах электромагнитного спектра. Там эффекты распространения обычно не играют важной роли, за исключением случая параметрического усилителя бегущей волны. В оптической же области фазовые соотношения между волнами, распространяющимися в нелинейной среде, играют определяющую роль. Особый интерес представляет этот эффект на границе нелинейного диэлектрика. Хорошо известные законы отражения и преломления света в линейной среде можно распространить на нелинейную среду. Модифицированные законы Снеллиуса и Френеля для гармоник света будут рассмотрены в отдельной статье [20]. [c.268]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...