Дифракция света
Информация - Разное
Другие материалы по предмету Разное
БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
кафедра ЭТТ
РЕФЕРАТ на тему:
ДИФРАКЦИЯ СВЕТА
МИНСК, 2008
1 ПРОХОЖДЕНИЕ СВЕТА ЧЕРЕЗ ГРАНИЦУ ДВУХ СРЕД
1.1. Взаимодействие электромагнитных волн с веществом
1 Согласно классической электронной теории вещество можно рассматривать как систему заряженных частиц. В случае высокочастотных волн, вынужденные колебания могут совершать только электроны. Более массивные заряженные частицы (ядра атомов, ионы) совершают вынужденные колебания под действием низкочастотных волн (инфракрасное излучение).
2 В изотропной среде сила, действующая на заряд q со стороны электромагнитного поля волны, равна
F= qE + q v1/nE , 1
где v1 - скорость заряда q; - фазовая скорость волны, n единичный вектор, проведенный в направлении распространения волны. Так как v1 . то второе слагаемое, представляет собой силу Лоренца. оно мало по сравнению с первым. и им можно пренебречь.
Наиболее сильное воздействие на электроны оказывают световые волны, частоты которых близки к частотам колебаний электронов в атомах или молекулах.
3 В процессе вынужденныхб колебаний заряженных частиц в молекулах вещества периодически изменяются (с частотой падающего света) дипольные электрические моменты молекул. при этом молекулы излучают вторичные электромагнитные волны той же частоты .
4 В оптически однородной и изотропной среде имеет место интерференция первичной и вторичных волн.
В случае падения электромагнитной волны на границу раздела двух различных оптически однорордных и изотропных сред в результате интерференции первичной и вторичных волн образуются отраженнпя волна, распространяющаяся в той же среде, откуда пришла первичная волна, и преломленная волна, распространяющаяся во второй среде.
5 Электрические и магнитные свойства вещества, определяющие его поведение под действием световой волны, характеризуются относительной диэлектрической проницаемостью , удельной проводимостью и относительной магнитной проницаемостью . Для всех веществ в области оптических частот электромагнитных волн можно считать, что =1, а фазовая скорость этих волн
=C/ 2
При падении световой волны на плоскую границу раздела двух диэлектриков с разными значениями относительной диэлектрической проницаемости световая волна частично отражается и частично преломляется.
Отношение скорости с света в вакууме к фазовой скорости света в среде:
n-=с/ = 3
называется абсолютным показателем преломления этой среды. Для любой среды, кроме вакуума, величина n зависит от частоты света и состояния среды (ее температуры, плотности и т.д.). Для разряженных сред (например, газов при нормальных условиях) n1. В анизатропных средах абсолютный показатель преломления зависит также от направления распростанения света и характера его поляризации для характеристики поглащающих сред вводится комплексный показатель преломления.
Относительным показателем преломления n21 второй среды относительно первой называется отношение фазовых скоростей света 1 и 2 соответственно в первой и второй средах:
n21 = 2=n2/n1, 4
где n1 и n2 абсолютные показатели преломления первой и второй сред. Если n21 1, то вторая среда называется оптически более плотной, чем первая среда.
Нижеприводимые формулы справедливы только для монохроматических волн, длины которых на много раз больше межмолекулярных расстояний в среде.
1.2.ОТРАЖЕНИЕ И ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА ДИЭЛЕКТРИКАМИ
При падении световой волны на идеально плоскую границу раздела двух диэлектриков, размеры которой значительно превышают длину волны, угол между направлением распространения отраженной волны и нормалью к границе раздела i1(угол отражения) равен по абсолютной величине соответствующему углу для падающей волны i (закон отражения) . Такое отражение называется зеркальным. Угол между направлением распространения преломленной волны и нормалью к границе раздела (угол преломления r) связан с углом падения законом Снеллиуса (законом преломления):
5
n21 это относительный показатель преломления среды, в которой рапространяется преломленный свет, относительно среды, в котрой распространяется падающий свет.
6 Если световая волна из оптически более плотной среды 1 падает на границу раздела с оптически менее плотной средой 2 (n21 1), то при углах падения i i пр , где sin iпр = n21, преломленная волна отсутствует и свет полностью отражается от оптически менее плотной среды. Это явление называется полным внутренним отражением. Угол пр называется предельным (критическим углом полного внутреннего отражения).
Величина R , равная отношению интенсивностей отраженной и падающей волн, называется коэффициентом отражения. Величина Т, равная отношению интенсивностей преломленной и падающей волн, называется коэффициентом пропускания. Для отражения и преломления света на границе раздела двух прозрачных сред (не поглащающих свет)
R + T = 1. В случае полного внутреннего отражения R=1 и Т=0.
при падении под углом 1 на плоскую границу раздела двух сред плоской неполяризованной световой волны коэффициент отражения:
R= 6
где r угол преломления. В случае i= r = 0 (нормальное падение света)
R= 7
где n21 относительный показатель преломления.
<