1. Схожі записи:

Коли світло досягає межі двох прозорих середовищ з різними оптичними властивостями, він частково проходить у другу середу, змінюючи напрямок в разі похилого падіння (заломлюється), і частково повертається в першу середу (відбивається).

Напрямок відбитого і зламаного променів світла добре описується законами геометричної оптики. Однак ці закони нічого не говорять про поляризацію і інтенсивності відбитого і зламаного світла.

Фізичні причини появи преломленной і відбитої світлових хвиль на межі поділу ті ж, що і причини, що призводять до зміни фазової швидкості хвиль при поширенні їх в середовищі в порівнянні зі швидкістю світла у вакуумі (див. Лаб. Роботу N1 "Дисперсія світла").

Електричне поле падаючої хвилі розгойдує, що входять до складу речовини середовища заряджені частинки, які при цьому стають джерелами вторинних хвиль. Відображена і заломлена хвилі являють собою результат складання падаючої і когерентних з нею вторинних хвиль.

Введемо термін коефіцієнт відображення (R) кордону розділу двох середовищ, як відношення інтенсивності світла (т. Е. За середній по часу потоку енергії електромагнітної хвилі) відбитого від поверхні до інтенсивності падаючого світла:

R = Iотр / Iпад (18)

Для нормального падіння світла коефіцієнт відображення не залежить від поляризації хвилі і виражається через показники заломлення межують середовищ: (19)

Значення R не зміниться, якщо n1 і n2 поміняти місцями, тому коефіцієнт відображення на кордоні прозорих середовищ не залежить від того, в якому напрямку падає світло, з першого середовища в другу або навпаки

Коефіцієнт відображення тим менше, чим ближче показники заломлення межують середовищ. Для кордону скла (n1 = 1,5) і повітря (n2 = 1) R = 4%. При n1 = n2 відображення взагалі відсутня.

Коефіцієнт відображення при похилому падінні променя залежить від поляризації падаючого світла. Тому розкладемо кожну з трьох хвиль - падаючу, відображену і заломлення на дві складові: поляризовану в площині падіння, т. Е. В площині, в якій лежить падаючий промінь і нормаль N, відновлена з точки падіння (забезпечимо ці складові індексом ||), і поляризовану в площині перпендикулярній площині паления (індекс ┴).

Рис.5. Напрями векторів Е║ і Е ┴ в падаючої, відбитої і преломленной хвилях

Френелем отримані формули для коефіцієнтів відбиття складових світлової хвилі паралельної і перпендикулярної площині падіння променя, виражені через кут падіння θ і кут заломлення θ2 променя.

(20)

Коефіцієнт відображення природного світла можна отримати, якщо

розглядати його як суму двох некогерентних хвиль однакової інтенсивності:

Iест = I = + I┴ = Iест / 2 + Iуст / 2 (21)

Тому коефіцієнт відображення природного світла буде дорівнює:

Rеcт = (R ┴ + R║) / 2. (22)

З графіків на рис.6а видно, що при деякому куті падіння R║ = 0. Це випливає і з формули (20). При θ + θ2 = π / 2 отримаємо, що знаменник дорівнює нескінченності і вираз (20) для R║ звертається в нуль.

Так як за законом заломлення

sin θ / sin θ2 = n2 / n1, (23) то при θ2 = π / 2 - θ отримаємо:

sin θ / sin (π / 2 - θ) = sin θ / cos θ = tg θ = n2 / n1. (24)

Отже, при падінні світла під кутом θ, що визначаються. виразом:

Tgθб = n2 / n1 (25)

складова, що має поляризацію паралельну площині падіння, проходить у другу середу повністю, не відбиваючись (див. ріс.6б), а складова. поляризована перпендикулярно площині падіння частково відбивається.

Тому при падінні на межу розділу природного світла під кутом, обумовленим виразом (25), відбите світло буде лінійно поляризований в площині, перпендикулярній площині падіння, а переломлений - частково поляризованим.

Залежність кута, при якому спостерігається лінійна поляризація відбитої хвилі, від ставлення показників заломлення двох середовищ (25) називається законом Брюстера, а відповідний кут θБ - кутом Брюстера.