Партнерка на США и Канаду по недвижимости, выплаты в крипто
- 30% recurring commission
- Выплаты в USDT
- Вывод каждую неделю
- Комиссия до 5 лет за каждого referral
Исследования отражения, света под углом Брюстера показали, что имеются небольшие отклонения от предсказаний формул Френеля. Оказалось, что не существует такого угла падения, при котором интенсивность отраженной волны с электрическим вектором, колеблющимся в плоскости падения, была бы равна нулю, а электрический вектор отраженной волны колебался бы по линии перпендикулярной плоскости падения. Если в падающей линейно поляризованной волне вектор Е перпендикулярен плоскости падения, то отраженная под углом Брюстера волна является эллиптически поляризованной, что находится в противоречии с формулами Френеля, которые предсказывают линейную поляризацию. Ясно также, что существование у эллиптически поляризованной волны компоненты вектора Е в плоскости падения объясняет отсутствие угла, при котором интенсивность отраженной волны соответствующей поляризации была бы равна нулю.
Отступление, от формул Френеля объясняется тем, что отражение и преломление происходит не на математической граничной поверхности, а в тонком переходном слое между различными средами. Свойства переходного слоя отличаются от свойств сред, которые он разграничивает. Благодаря этому отражение и преломление не сводятся к скачкообразному и мгновенному изменению параметров, описывающих волны, как предполагается при выводе формул Френеля.
Толщина переходного слоя, обусловливающего процесс преломления и отражения, имеет порядок межатомных расстояний. В таком слое процесс отражения и преломления не может быть описан с помощью уравнений Максвелла, сформулированных в приближении сплошной среды. Надо использовать уравнения Максвелла для вакуума, а переходный слой моделировать с учетом его молекулярной структуры. При таком подходе удалось объяснить отступления от формул Френеля.
Для энергетической характеристики отражения и прохождения света вводится коэффициент отражения R, равный отношению интенсивности отраженного света 
к падающему 
и коэффициент прохождения 
, причем в средах без потерь выполняется соотношение 
:
; 
. (4.П.12)
Коэффициенты отражения р- и s- волны соответственно равны:
.
В частности, при нормальном падении волн на поверхность раздела сред (
), коэффициент отражения равен:
(4.П.12а)
Интенсивность плоской линейно поляризованной электромагнитной волны пропорциональна квадрату амплитуды колебаний напряженности её электрического поля. Учитывая разложения волн на р- и s- волны, которые являются линейно поляризованными, имеем:
для интенсивности падающей волны 
,
для интенсивности отраженной волны 
, где 
– коэффициент пропорциональности.
При нормальном падении света на поверхность раздела для коэффициента прохождения получаем:
(4.П.12б)
Приложение 3. Свет в движущихся системах отсчета. Эффект Доплера для световых волн
Эффект Доплера
Эффектом Доплера называется изменение частоты волн, регистрируемой приемником (наблюдателем), из-заотносительного движения источника и приемника.
Для механических волн (например, звуковых) когда приемник, и источник звуковых волн движутся относительно друг друга с произвольными скоростями частота волны 
, регистрируемая приемником, будет отличаться от частоты источника – 
.
Если источник и приемник движутся вдоль соединяющей их линии, то формула для определения частоты, которую воспринимает приемник, (формула (3,8.2)), имеет вид: 
. В формуле следует считать 
- скоростью волны, 
– соответственно скоростью источника и наблюдателя. В этой формуле следует учитывать правило знаков: 
, если источник движется к наблюдателю, 
, если источник движется от наблюдателя; 
, если наблюдатель движется к источнику, 
, если наблюдатель движется от источника (см. раздел 3 Колебания и волны, пункт 3.8.3).
В оптике, если относительная скорость источника и наблюдателя равна 
, то наблюдаемое изменение частоты в общем случае зависит только от этой скорости:
(4.П.13)
(верхний знак соответствует уменьшению расстояния между источником и наблюдателем). Явление Доплера играет в оптике большую роль.
Оптическое явление Доплера приобрело громадное значение в астрономии. В спектрах далеких неподвижных звезд или звездных систем спектральные линии известных элементов часто оказываются смещенными в сторону более длинных или более коротких волн. В большинстве случаев это смещение объясняется эффектом Доплера. По величине смещения вычисляют радиальную скорость звезд и, т. е. скорость их вдоль линии, соединяющей звезду и Землю. Особенно большие смещения и притом всегда в сторону более длинных волн («красное смещение») наблюдаются в спектрах внегалактических спиральных туманностей. Такие смещения говорят о поразительных величинах радиальных скоростей, превосходящих десятые доли скорости света.
Явление Доплера при больших скоростях
Если скорости велики, то формула (4.П13) имеет вид:
, (4.П.14)
где членами высоких порядков в уравнении (4.П.14) пренебрегать нельзя. Если пользоваться соотношением (4.П.13), то результат наблюдения эффекта Доплера должен зависеть от ориентации установки относительно направления скорости движения Земли по орбите. Однако, несмотря на настойчивые поиски, ни в одном опыте – ни электрическом, ни оптическом – такую зависимость результатов наблюдения от ориентации установки найти не удалось; она не была обнаружена даже при измерениях с точностью до восьмого десятичного знака. Отсюда вытекает неизбежное следствие: верные для звуковых волн уравнения нельзя перенести в оптику, если точность наблюдения позволяет учитывать квадратичный член 
. В оптике нельзя провести различие между движущимся источником и движущимся наблюдателем. Оба уравнения (4.П.13) и (4.П.14) следует заменить одним, а именно
(4.П.15)
Для вывода этого уравнения используются преобразования Лоренца, рассматриваемые в разделе СТО «Механика» (раздел 1, глава 4). Экспериментальная проверка этого уравнения была проведена впервые в 1938 г. и дала положительный результат.
Приложение 4. Распространение света в оптическом волокне
Уравнение эйконала
В приближении геометрической оптики, когда амплитуда волны существенно меняется на расстояниях 
, (т. е. при отсутствии дифракции) из решения волнового уравнения следует уравнение для градиента фазы волны. Согласно этому уравнению градиент фазы волны 
– определяется показателем преломления среды и волновым вектором 
. Это уравнение называется уравнением эйконала и имеет вид:
(4.П.16)
Луч света. Градиент фазы направлен по нормали к поверхности 
, т. е. волновой поверхности. Поэтому уравнение (4.П.16) приводит к понятию луча, т. е. к представлению о движении световой энергии в данной точке в определенном направлении. Лучом называется линия, касательная к которой, совпадает в каждой точке с вектором 
.
Распространение света рассматривается как движение световой энергии по лучам. Плоскость, перпендикулярная лучам света (т. е. плоскость ), называется волновым фронтом. Анализ распространения света в лучевом приближении составляет предмет геометрической оптики.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 |
Основные порталы (построено редакторами)