Отражение и 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]

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

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

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]

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.

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

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]

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]

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]

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]

При формулировке основных положений теории необходимо прежде всего учесть наличие поглощения электромагнитной волны, которое ранее никак не учитывалось. При рассмотрении явлений на границе двух диэлектриков мы исходили из соотношения + = 1 И считали, что сумма потоков энергии для отраженной и преломленной волн равна потоку падающей энергии. [c.100]

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]

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]

Итак, 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]

Аналогичные формулы нетрудно получить и для магнитных векторов. Соотношения (16.22) — (16.25) носят название формул Френеля. Они были впервые выведены Френелем при рассмотрении прохождения упругой волны через границу двух сред. Вывод Френеля принципиально несостоятелен, так как из условий, которые должны соблюдаться на границе раздела двух упругих сред, следует, что если даже падающая волна строго поперечна, то отраженная и преломленная волны должны обладать продольными компонентами. Отсутствие продольных световых колебаний вынудило Френеля ввести добавочную гипотезу относительно свойств эфира, исключающую продольные волны. Электромагнитная теория света без каких-либо искусственных гипотез непосредственно приводит к формулам Френеля, хорошо оправдывающимся на опыте. [c.15]

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]

Рассматриваемый случай распространения SH-волн в составном пространстве имеет много общего с задачей об отражении и преломлении света в изотропных диэлектриках. Это позволяет переносить накопленные в электромагнитной теории результаты на случай упругих SH-волн. Особенно важна эта аналогия при энергетическом анализе процессов отражения и преломления. [c.60]

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]

Многолучевой интерференционный метод получил большое распространение при исследовании тонких пленок. Этому способствовало то обстоятельство, что в последнее время в различных областях науки и техники получило значительное развитие изготовление тонких пленок и их применения для целого ряда задач — покрытие деталей защитными лаками, многослойные диэлектрические покрытия, использование светоделительных слоев для расщепления электромагнитных волн, просветление оптики, применение пленок в качестве приемников излучения (в болометрах, фотосопротивлениях и т. д.). Особенность этих пленок состоит в том, что интерференционные явления, возникающие в пленках часто оказывают значительное влияние на свойства рабочих поверхностей узлов или деталей, на которые они нанесены. Многолучевые интерференционные методы являются удобными и одними из самых Эффективных средств для исследования толщины, сдвига фазы, коэффициента отражения и преломления пленок [87, 1571. [c.7]

Существование электромагнитных волн экспериментально было доказано в 1888 г. Г. Р. Герцем (1857—1894). Длина волн, генерированных и детектированных, составляла примерно 66 см. С помощью металлического зеркала Герц наблюдал отражение и преломление волн, изучил их поляризацию, получил стоячие волны, доказав тем самым их способность к интерференции. [c.17]

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]

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]

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]

Отражение и преломление волн возникают вследствие того, что на границе раздела должны соблюдаться определенные соотношения (граничные условия) между величинами, характеризующими волны в первой среде (падающую и отраженную) и во второй среде (преломленную). Напр., отражение и преломление звуковой волпы на границе между двумя различными газами или жидкостями возникает вследствие того, что дпе сроды имеют либо различную плотность, либо различную сжимаемость (либо и то и другое одновременно). Граничные условия в этом случае требуют, чтобы па границе раздела были равны давления в обе-пх средах и нормальные к границе раздела составляющие скорости частиц сроды в общем случае эти условия мо1 ут быть соблюдены только при наличии падающей п отраженной волн в первой среде и преломленной во второй. Отражение и преломление электромагнитной волпы на границе раздела между двумя пе обладающими электропроводностью средами возникает вследствие того, что у них различны либо диэлектрическая е, либо магнитная ц проницаемости (либо е й 1 различны одновременно). Граничные условия в этом случае требуют, чтобы на границе раздела были равны тангенциальные составляющие напряженностей элоктрич. и магнитного полей в общем случае могут быть соблюдены только при наличии всех трех волн. По в споц. случаях граничные условия могут удовлетворяться и при наличии только двух волн падающей и отраженной или падающей и преломленной, т. е. может происходить О. в. без преломле1П1я, либо преломление без О. в. [c.562]

В теории распространения электромагнитных и звуковых волн, как правило. надо учитывать конечную удаленность источника волн как от приемника. так и от границ раздела сред. Классической и простейшей задачей такого рода является задача о поле точечного излучателя, расположенного на конечном удалении от плоской границы раздела двух однородных сред. Другими словами, это задача об отраженни и преломлении сферической волны. Ей и будет посвящена настоящая глава. Впервые эту задачу для электромагнитных волн сравнительно полно рассмотрел А. Зоммерфельд [240]. В дальнейшем появились фундаментальные работы Вейля [263], В. А. Фока (см. [99], главу 23, отредактированную Фоком), М. А. Леонтовича [58], М. А. Леонтовича и В. А. Фока [59], А. Баньоса [109]. [c.155]

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]

Хотя уже первые исследователи рентгеновских лучей (Стокс, Д. А. Гольдгаммер и отчасти сам Рентген )) высказывали мысль, что рентгеновские лучи суть электромагнитные волны, возникающие при торможении быстрых электронов, ударяющихся об анод, однако ряд свойств рентгеновского излучения трудно было примирить с его волновой природой. Вообще исследование большинства его свойств давалось с большим трудом. Долго не удавалось наблюдать отражение и преломление рентгеновских лучей при переходе из одной среды в другую. Рентген смог только обнаружить слабые следы рассеяния рентгеновских лучей, что, конечно, легко было объяснить и исходя из предположения о корпускулярной их природе. [c.407]

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]

ОППОНЕНТ. Я знаком с упо> мяиутым Вами учебником физики. И хотел бы обратить внимание на продолжение приведенной цитаты Однако ие-смотря на это, свет позволил нам познать окружающий мир при помощи нашего зрения в гораздо большей степени, чем мы могли бы это сделать при помощи всех остальных чувств, вместе взятых . АВТОР. Вы хотите тем самым сказать, что исследование физической природы света не так уж и необходимо ОППОНЕНТ. Я, конечно, понимаю, что природу света исследовать надо. Но насколько это важно на практике Френель не знал квантовой оптики, ему была неизвестна также электромагнитная природа световых волн. Он считал, что свет — это упругие волны в некоем эфире следовательно, как мы теперь понимаем, он весьма упрощенно представлял себе природу света. Несмотря на это он сумел объяснить, например, явление частичного отражения и преломления света на границе двух диэлектриков, а его формулами для коэффициентов отражения пользуются и по сей день. Во всех современных учебниках по оптике можно найти формулы Френеля . В ка- [c.8]

Интересная попытка решить противоречие в задаче об отражении и преломлении света на основе теории упругости принадлежит Мак-Куллагу (1839). Он постулировал модель ротационно-упругого эфира , для которого потенциальная энергия зависит от вращения объемного элемента, а не от изменения его формы и объема. В такой теории продольная волна отсутствует и все волны распространяются с одной скоростью. Позднее Фитцджеральд (1880) обратил внимание на формальную аналогию между уравнениями электромагнитной теории Максвелла (1865) и механической теории Мак-Куллага. Отметим, что физические идеи, лежащие в основе обеих теорий, различны. [c.10]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...