صيغ فريسنل

صيغ فريسنلتحديد سعة وشدة الموجة الكهرومغناطيسية المنكسرة والمنعكسة عند المرور عبر واجهة مسطحة بين وسطين لهما مؤشرات انكسار مختلفة. سميت على اسم أوغست فريسنل، الفيزيائي الفرنسي الذي طورها. يسمى انعكاس الضوء الموصوف في صيغ فريسنل انعكاس فريسنل.

تكون صيغ فريسنل صالحة في الحالة التي يكون فيها السطح البيني بين وسطين سلسًا، والوسائط متناحية الخواص، وزاوية الانعكاس تساوي زاوية السقوط، ويتم تحديد زاوية الانكسار بواسطة قانون سنيل. في حالة السطح غير المستوي، خاصة عندما تكون الأبعاد المميزة للمخالفات بنفس حجم الطول الموجي، فإن تشتيت الضوء المنتشر على السطح له أهمية كبيرة.

عندما تقع على حدود مسطحة، يتم التمييز بين استقطابين للضوء. س ص

صيغ فريسنل ل س-الاستقطاب و ص- تختلف الاستقطابات . نظرًا لأن الضوء ذو الاستقطابات المختلفة ينعكس بشكل مختلف عن السطح، فإن الضوء المنعكس يكون دائمًا مستقطبًا جزئيًا، حتى لو كان الضوء الساقط غير مستقطب. تسمى زاوية السقوط التي يكون عندها الشعاع المنعكس مستقطبا تماما زاوية بروستر; يعتمد ذلك على نسبة معاملات الانكسار للوسائط التي تشكل الواجهة.

س-الاستقطاب

س- الاستقطاب هو استقطاب الضوء الذي تكون فيه شدة المجال الكهربائي للموجة الكهرومغناطيسية متعامدة مع مستوى السقوط (أي المستوى الذي تقع فيه كل من الحزم الساقطة والمنعكسة).

حيث زاوية الورود، هي زاوية الانكسار، هي النفاذية المغناطيسية للوسط الذي تسقط منه الموجة، هي النفاذية المغناطيسية للوسط الذي تمر به الموجة، هي سعة الموجة التي تسقط على السطح البيني ، هي سعة الموجة المنعكسة، وهي سعة الموجة المنكسرة. في نطاق التردد البصري بدقة جيدة، يتم تبسيط التعبيرات إلى تلك المشار إليها بعد الأسهم.

ترتبط زوايا السقوط والانكسار بقانون سنيل

وتسمى هذه النسبة بمعامل الانكسار النسبي للوسائط.

يرجى ملاحظة أن النفاذية لا تساوي، لأن الموجات ذات السعة نفسها في الوسائط المختلفة تحمل طاقات مختلفة.

ص-الاستقطاب

ص- الاستقطاب هو استقطاب الضوء الذي يقع فيه متجه شدة المجال الكهربائي في مستوى الإصابة.

حيث ، و هي اتساع الموجة التي تقع على الواجهة، والموجة المنعكسة والموجة المنكسرة، على التوالي، والتعبيرات بعد الأسهم تتوافق مرة أخرى مع الحالة.

معامل الانعكاس

النفاذية

سقوط عادي

في الحالة الخاصة المهمة للوقوع الطبيعي للضوء، يكون الفرق في معاملات الانعكاس والانتقال ص- و س- الموجات المستقطبة. للسقوط العادي

ملحوظات

الأدب

• سيفوخين د.دورة الفيزياء العامة. - م .. - ت الرابع . بصريات.
• بورن إم، وولف إي.أساسيات البصريات. - "العلم" 1973.
• كولوكولوف أ.صيغ فريسنل ومبدأ السببية // UFN. - 1999. - ت169. - ص1025.

مؤسسة ويكيميديا. 2010.

• ريد، فيونا
• باسلاهو

انظر ما هي "صيغ فريسنل" في القواميس الأخرى:

صيغة فريسنل- تحديد العلاقة بين السعة والمرحلة وحالة الاستقطاب لموجات الضوء المنعكسة والمنكسرة التي تنشأ عندما يمر الضوء عبر واجهة عازلين شفافين إلى الخصائص المقابلة للموجة الساقطة. المثبتة... ... الموسوعة الفيزيائية

صيغة فريسنل- تحديد السعات والأطوار والاستقطابات للموجات المستوية المنعكسة والمنكسرة التي تنشأ عندما تسقط موجة ضوئية أحادية اللون على واجهة مستوية ثابتة بين وسطين متجانسين. تم التثبيت O.Zh. فريسنل عام 1823... القاموس الموسوعي الكبير

صيغة فريسنل- تحديد السعات والأطوار والاستقطابات للموجات المستوية المنعكسة والمنكسرة التي تنشأ عندما تسقط موجة ضوئية أحادية اللون على واجهة مستوية ثابتة بين وسطين متجانسين. تم تثبيته بواسطة O. J. Fresnel عام 1823. * *… ... القاموس الموسوعي

تكاملات فريسنل- وظائف خاصة لـ F. و. قدمت في شكل سلسلة مقاربة. تمثيل x الكبير: في نظام الإحداثيات المستطيل (x، y)، تكون إسقاطات المنحنى حيث t معلمة حقيقية على مستويات الإحداثيات هي دوامة الجذر والمنحنيات (انظر ... الموسوعة الرياضية

صيغة فريسنل- تحديد العلاقة بين السعة والطور وحالة الاستقطاب لموجات الضوء المنعكسة والمنكسرة التي تنشأ عندما يمر الضوء عبر واجهة ثابتة بين عازلين شفافين والخصائص المقابلة... ... الموسوعة السوفيتية الكبرى

صيغة فريسنل- تحديد السعات والأطوار والاستقطابات للموجات المستوية المنعكسة والمنكسرة التي تنشأ عند سقوط مستوى أحادي اللون. موجة ضوئية على واجهة مسطحة ثابتة بين وسطين متجانسين. تم تثبيته بواسطة O. J. فريسنل في عام 1823... علم الطبيعة. القاموس الموسوعي

معادلات فريسنل- المتغيرات المستخدمة في معادلات فريسنل. تحدد صيغ فريسنل أو معادلات فريسنل اتساع وشدة الموجات المنكسرة والمنعكسة عندما يمر الضوء (والموجات الكهرومغناطيسية بشكل عام) عبر واجهة مسطحة بين اثنين ... ... ويكيبيديا

ضوء*- المحتويات: 1) المفاهيم الأساسية. 2) نظرية نيوتن. 3) هيجنز الأثير. 4) مبدأ هيجنز. 5) مبدأ التدخل. 6) مبدأ هيجنز فريسنل. 7) مبدأ الاهتزازات العرضية. 8) استكمال النظرية الأثيرية للضوء. 9) أساس نظرية الأثير.… …

ضوء- المحتويات: 1) المفاهيم الأساسية. 2) نظرية نيوتن. 3) هيجنز الأثير. 4) مبدأ هيجنز. 5) مبدأ التدخل. 6) مبدأ هيجنز فريسنل. 7) مبدأ الاهتزازات العرضية. 8) استكمال النظرية الأثيرية للضوء. 9) أساس نظرية الأثير.… … القاموس الموسوعي ف. بروكهاوس وآي. إيفرون

فريسنل، أوغسطين جان- أوغسطين جان فريسنل أوغستين جان فريسنل أوغسطين ... ويكيبيديا

الضوء المستقطب والطبيعي.تسمى الموجة المستوية مستقطبة خطيًا أو مستقطبة مستوية) إذا حدثت تذبذبات المتجه J في مستوى واحد متعامد مع مقدمة الموجة (تسمى مستوي استقطاب الموجة). تكون الموجة المستوية أحادية اللون إما مستقطبة خطيًا أو إهليلجية أو مستقطبة دائريًا (انظر القسم 4.5). الموجة المستقطبة إهليلجيا هي مجموع موجتين مستويتين متعامدين بشكل متبادل، يوجد بين تذبذباتهما

فرق الطور. الضوء الطبيعي المنبعث من الأجسام الساخنة غير مستقطب، لأن اتجاه تذبذب المتجه P عند كل نقطة يتغير بسرعة وبشكل فوضوي. يُسمى مزيج من الضوء الطبيعي والمستقطب بالضوء المستقطب جزئيًا.

المستقطب هو جهاز يمتص الضوء المستقطب في مستوى واحد ولكنه ينقل الضوء المستقطب في مستوى متعامد. يُطلق على مستوى استقطاب الضوء المرسل مستوى نقل المستقطب. إذا تم تمرير الضوء الطبيعي عبر المستقطب، فسوف يصبح مستقطبًا خطيًا، وستنخفض شدته بمقدار النصف (إذا لم يكن هناك امتصاص في مستوى انتقال المستقطب). إذا تم تمرير ضوء مستقطب خطيًا من خلال مستقطب، يصنع مستوى انتقاله زاوية a مع مستوى تذبذب موجة الضوء، فإن شدة الموجة المرسلة ستكون

(قانون مالوس). ويفسر ذلك حقيقة أن الضوء المستقطب خطيًا بسعة هو مجموع موجتين مستقطبتين خطيًا: موجة مستقطبة في مستوى الإرسال (سعتها تساوي ) سوف تمر عبر المستقطب دون تغييرات، وسيتم امتصاص الموجة الثانية .

انعكاس وانكسار الموجات. صيغ فريسنل.

تعتمد شدة واستقطاب الموجات المنعكسة والمنكسرة على مدى استقطاب الموجة الساقطة. دعونا نكتب الشروط الحدودية في الواجهة بين وسطين:

تشير الحروف السفلية هنا إلى المكونات العرضية والعادية، وتتوافق الحروف العلوية مع الموجات الحادثة والمنعكسة والمنكسرة. لموجة أحادية اللون

العلاقات الخاصة بالمتجهات الموجية (الشكل 75) لها الشكل:

أين . ومن هذه العلاقات نحصل على قانون الانعكاس. في الحالة التي نصل فيها إلى قانون سنيل: إذا حدث انعكاس كامل: فيتبين أنه وهمي، أي. تتضاءل سعة الموجة المرسلة بشكل كبير مع عمق اختراق مميز

تعتمد سعة الموجات المرسلة والمنعكسة على استقطاب الموجة الساقطة. دعونا نقدم النتيجة للموجات المنعكسة:

(صيغ فريسنل). تشير الصيغة الأولى هنا إلى موجة مستقطبة في مستوى الورود، والثانية إلى موجة مستقطبة في مستوى متعامد. ويمكن ملاحظة أنه عند زاوية الورود التي تستوفي الشرط، لن تنعكس الموجة المستقطبة في مستوى الإصابة. نظرًا لأنه في هذه الحالة، فإن زاوية الورود التي تكون عندها الموجة المنعكسة مستقطبة خطيًا بشكل عمودي على مستوى الورود (زاوية بروستر) تحقق العلاقة:

التفسير النوعي هو أنه في هذه الحالة، فإن اتجاه تذبذبات ثنائيات القطب (المشار إليها في الشكل)، المثارة في الوسط الثاني بواسطة موجة مستقطبة في مستوى الإصابة، يتبين أنه موازٍ لاتجاه الموجة المنعكسة ( تكون الأشعة المنعكسة والمنكسرة متعامدة بشكل متبادل). لكن المذبذب لا يشع الموجة في اتجاه اهتزازاتها (انظر القسم 4.5).

وفي حالة الوقوع الطبيعي يختفي الفرق بين الاستقطابات:

يمكن ملاحظة أنه عندما تنعكس مرحلة التذبذبات من وسط أكثر كثافة بصريًا، فإنها تتغير إلى الاتجاه المعاكس (بتعبير أدق، تضاف إلى الطور).

وتسمى نسبة الطاقة المنعكسة إلى الطاقة الساقطة بمعامل الانعكاس. بالنسبة للسقوط العادي فهو يساوي

النفاذية هي تعتمد المعاملات فقط على معامل الانكسار النسبي للوسائط.

مثال. البصريات المنيرة. معامل انعكاس النظارات في الأجهزة البصرية صغير (عدة بالمائة). ومع ذلك، مهمة هامة

هو انخفاض في الانعكاس لأطوال موجية معينة. للقيام بذلك، يتم تطبيق طبقة شفافة ذات معامل انكسار (معامل انكسار الزجاج) وسمك على السطح، ويكون فرق المسار البصري بين الأشعة المنعكسة من أسطح الفيلم مساويًا لـ (تغير الطور أثناء الانعكاس). لا داعي لأن تؤخذ في الاعتبار، لأنها تحدث لكل من الأشعة)، وستكون معاملات الانعكاس على هذه الأسطح قريبة من بعضها البعض (انظر الصيغة (15)). ونتيجة لذلك، سيحدث الانقراض الكامل تقريبا للضوء المنعكس.

وسائل الإعلام متباين الخواص بصريا.في حالة الوسائط ذات تباين الخواص، لم تعد المتجهات بشكل عام متوازية مع بعضها البعض. الاتصال الخطي بينهما ذو طبيعة موتر، أي. يتم التعبير عن كل مكون من مكونات المتجه J كمجموعة خطية من المكونات الثلاثة للمتجه. هناك ثلاثة محاور متعامدة بشكل متبادل، تسمى محاور العزل الكهربائي للبلورة، والتي تسمى قيمها بالثوابت العازلة الرئيسية للبلورة. سننظر فقط في حالة البلورات أحادية المحور، حيث يكون اثنان من الثلاثة متساويين مع بعضهما البعض. ويسمى المحور المحدد بالمحور البصري للبلورة.

عندما تنتشر موجة مستوية في بلورة أحادية المحور، يتم تقديم القسم الرئيسي من البلورة - مستوى يمر عبر المحور البصري والمتجه العادي إلى مقدمة الموجة. وتبين أن انتشار موجة الضوء المستقطبة خطيا يعتمد على اتجاه استقطابها. تسمى الموجة المستقطبة المتعامدة مع القسم الرئيسي عادية. وسرعة انتشار مثل هذه الموجة لا تعتمد على الاتجاه؛

تتأرجح المتجهات في نفس الاتجاه؛ يكون اتجاه انتشار الطاقة (أي متجه Poynting) متعامدًا مع مقدمة الموجة. تسمى الموجة المستقطبة الموازية للقسم الرئيسي غير عادية. وتعتمد سرعة انتشارها على الزاوية الواقعة بين والمحور البصري (عند الزاوية بينهما تساوي اهتزازات النواقل التي تحدث في اتجاهات مختلفة، متجه Poynting ليس متعامدًا مع مقدمة الموجة (العمودي على الموجة الجبهة متوازية). الفرق بين الأشعة العادية وغير العادية يختفي فقط عندما ينتشر الضوء موازيا للمحور البصري.

عندما يسقط الضوء على سطح البلورة، فإنه ينقسم إلى أشعة عادية وغير عادية، مستقطبة خطيًا ومتعامدة مع بعضها البعض ولها معاملات انكسار مختلفة. يخضع اتجاه انتشار مقدمة الموجة غير العادية لقانون الانكسار (انظر القسم 5.1)، ويمكن للحزمة نفسها أن تترك مستوى السقوط. حتى مع حدوث طبيعي للحزمة على قطع بلوري بزاوية المحور البصري، يحدث الفصل المكاني للحزم (الشكل 76). أحكام

تتم الإشارة إلى الجبهات بشرطات، ويتم الإشارة إلى موضع المحور البصري بواسطة سهم. الشعاع الاستثنائي مستقطب في مستوى الرسم، والشعاع العادي متعامد عليه.

للحصول على الضوء المستقطب وتحليله، يتم استخدام منشورات الاستقطاب (نيكول)، مقطوعة بزاوية مع انتشار الأشعة بطريقة تجعل الشعاع العادي ينعكس تمامًا على المستوى المقطوع ويتجه إلى الجانب، والشعاع غير العادي يمر مباشرة. هناك طريقة أخرى لإنتاج الضوء المستقطب تعتمد على الاختلاف في امتصاص الأشعة العادية وغير العادية في بعض المواد. عندما يتم تمرير الضوء من خلال لوحة مزدوجة اللون (لوحة التورمالين، بولارويد)، يتم امتصاص الشعاع العادي ويظهر شعاع غير عادي مستقطب خطيا.

لتحليل طبيعة استقطاب الضوء، تمت دراسة اعتماد الشدة على اتجاه نيكول. إذا لم تتغير الشدة، يكون الضوء إما طبيعيًا أو مستقطبًا بشكل دائري. وللتمييز بين هذه الحالات يتم استخدام لوحة ربع الموجة، أو المعوض. يتم اختيار سمك اللوحة بحيث يكون فرق المسار بين الأشعة العادية وغير العادية مساوياً لـ. ويصبح تحول الطور بين التذبذبات المتعامدة المتبادلة مساوياً إما للصفر، أو يتحول الاستقطاب الدائري إلى خطي.

دوران مستوى الاستقطاب.عندما ينتشر الضوء المستقطب خطيًا في بعض المواد (وتسمى نشطة بصريًا)، يدور مستوى الاستقطاب. تتناسب زاوية الدوران مع سمك اللوحة: حيث a هي الدوران لكل وحدة طول. اعتمادًا على اتجاه الدوران، يتم التمييز بين المواد اليمنى واليسرى. مثال على ذلك هو قطع لوحة الكوارتز بشكل عمودي على المحور البصري (يمكن أن يكون الكوارتز باليد اليسرى أو اليمنى). في محاليل مادة فعالة بصريا في مذيب غير نشط، يتناسب a مع التركيز. جزيئات المواد الفعالة لها عدم تناسق فيما يتعلق بالدوران لليمين واليسار مثل الحلزون. يمكن وصف ظاهرة دوران مستوى الاستقطاب بأنها انكسار مزدوج دائري. تنتشر الموجات المستقطبة في دائرة في اتجاهات مختلفة بسرعات مختلفة، أي. يتغير فرق الطور بينهما. مجموع اثنين من هذه التذبذبات هو تذبذب خطي، ويعتمد اتجاهه على فرق الطور.

تباين اصطناعي.عندما يتم وضع العديد من الأجسام المتناحية في مجال كهربائي منتظم، فإنها تتطور إلى تباين أحادي المحور مع توجيه المحور البصري بالتوازي مع شدة المجال (تأثير كير الكهروضوئي). يتناسب فرق المسار بين الأشعة العادية وغير العادية عندما ينتشر الضوء بشكل عمودي على P مع مربع الشدة:

حيث I هو سمك طبقة المادة، ويسمى B بثابت كير. يحدث التباين الاصطناعي في الحالات التي تعتمد فيها قابلية استقطاب جزيئات المادة على اتجاهها بالنسبة للمجال. ويحدث تأثير مماثل عند وضع مواد معينة في مجال مغناطيسي (تأثير القطن-موتون). يتم وصفها من خلال العلاقة

عندما يتم وضع المواد غير النشطة في مجال مغناطيسي قوي، يمكن أن ينشأ نشاط بصري للضوء ينتشر بالتوازي مع المتجه Y (الدوران المغناطيسي لمستوى الاستقطاب). يتناسب الدوران لكل وحدة طول في هذه الحالة (للمواد البارامغناطيسية) مع حجم الحث المغناطيسي: حيث يسمى بثابت فيرديت.

الفيزيائي الفرنسي الذي طورها. يسمى انعكاس الضوء الذي تصفه معادلات فريسنل انعكاس فريسنل.

تكون صيغ فريسنل صالحة في الحالة التي يكون فيها السطح البيني بين وسطين سلسًا، والوسائط متناحية الخواص، وزاوية الانعكاس تساوي زاوية السقوط، ويتم تحديد زاوية الانكسار بواسطة قانون سنيل. في حالة السطح غير المستوي، خاصة عندما تكون الأبعاد المميزة للمخالفات بنفس حجم الطول الموجي، فإن تشتيت الضوء المنتشر على السطح له أهمية كبيرة.

عندما تقع على حدود مسطحة، يتم التمييز بين استقطابين للضوء. س- الاستقطاب هو استقطاب الضوء الذي تكون فيه شدة المجال الكهربائي للموجة الكهرومغناطيسية متعامدة مع مستوى السقوط (أي المستوى الذي تقع فيه كل من الحزم الساقطة والمنعكسة). ص- الاستقطاب هو استقطاب الضوء الذي يقع فيه متجه شدة المجال الكهربائي في مستوى الإصابة.

صيغ فريسنل ل س-الاستقطاب و ص- تختلف الاستقطابات . نظرًا لأن الضوء ذو الاستقطابات المختلفة ينعكس بشكل مختلف عن السطح، فإن الضوء المنعكس يكون دائمًا مستقطبًا جزئيًا، حتى لو كان الضوء الساقط غير مستقطب. تسمى زاوية السقوط التي يكون عندها الشعاع المنعكس مستقطبا تماما زاوية بروستر; يعتمد ذلك على نسبة معاملات الانكسار للوسائط التي تشكل الواجهة.

س-الاستقطاب

حيث θ أنا- زاوية الإصابة، θ ر- زاوية الانكسار، ن 1 هو معامل انكسار الوسط الذي تسقط منه الموجة، ن 2 هو معامل انكسار الوسط الذي تمر فيه الموجة، ص- سعة الموجة التي تسقط على الواجهة، س- سعة الموجة المنعكسة، س- سعة الموجة المنكسرة.

ترتبط زوايا السقوط والانكسار بقانون سنيل

سلوك ن = ن 2 / ن 1 يسمى معامل الانكسار النسبي لوسائطين.

ص-الاستقطاب

أين ص , سو س- سعة الموجة الساقطة على السطح البيني، الموجة المنعكسة والموجة المنكسرة، على التوالي.

معامل الانعكاس

معدل النجاح

سقوط عادي

في الحالة الخاصة المهمة للوقوع الطبيعي للضوء، يكون الفرق في معاملات الانعكاس والانتقال ص- و س- الموجات المستقطبة. للسقوط العادي

الأدب

• سيفوخين د.دورة الفيزياء العامة. - الطبعة الثالثة، نمطية. - م: فيزماتليت، MIPT، 2002. - T. IV. بصريات. - 792 ص. - ردمك 5-9221-0228-1
• بورن إم، وولف إي.أساسيات البصريات. - "العلم" 1973.
• كولوكولوف أ.صيغ فريسنل ومبدأ السببية // UFN. - 1999. - ت169. - ص1025.

مؤسسة ويكيميديا. 2010.

تعرف على "معادلات فريسنل" الموجودة في القواميس الأخرى:

تحديد العلاقة بين السعة والطور وحالة الاستقطاب لموجات الضوء المنعكسة والمنكسرة التي تنشأ عندما يمر الضوء عبر واجهة ثابتة بين عازلين شفافين والخصائص المقابلة... ...

مخطط تجربة الحيود على ثقب دائري حيود فريسنل هو نمط حيود يتم ملاحظته على مسافة قصيرة من عائق ... ويكيبيديا

S(x) وC(x). الحد الأقصى لقيمة C(x) هو ... ويكيبيديا

المنطقة الحدودية للبصريات وفيزياء البلورات، وتغطي دراسة قوانين انتشار الضوء في البلورات. الظواهر المميزة للبلورات التي درسها K.، yavl. الانكسار المزدوج، استقطاب الضوء، دوران مستوى الاستقطاب... الموسوعة الفيزيائية

المنطقة الحدودية للبصريات وفيزياء البلورات، وتغطي دراسة قوانين انتشار الضوء في البلورات. الظواهر التي درسها K.، المميزة للبلورات، هي: الانكسار الثنائي، استقطاب الضوء، دوران المستوى... الموسوعة السوفيتية الكبرى

قياس القطع الناقص هو طريقة بصرية استقطابية حساسة للغاية ودقيقة لدراسة الأسطح والواجهات لمختلف ... ويكيبيديا

هي عملية فيزيائية لتفاعل الموجات الكهرومغناطيسية من مدى الأشعة السينية مع سطح ما، يصاحبها تغير في اتجاه مقدمة الموجة عند حدود وسطين لهما خصائص بصرية مختلفة، وهي نوع من أنواع التفاعل الكامل ... . .. ويكيبيديا

1. الخصائص المميزة لشعاع الضوء. 2. الضوء ليس حركة جسم ميكانيكي جامد مرن. 3. الظواهر الكهرومغناطيسية كعمليات ميكانيكية في الأثير. 4. نظرية ماكسويل الأولى للضوء والكهرباء. 5. نظرية ماكسويل الثانية. 6.……

المحتويات: 1) المفاهيم الأساسية. 2) نظرية نيوتن. 3) هيجنز الأثير. 4) مبدأ هيجنز. 5) مبدأ التدخل. 6) مبدأ هيجنز فريسنل. 7) مبدأ الاهتزازات العرضية. 8) استكمال النظرية الأثيرية للضوء. 9) أساس نظرية الأثير … … القاموس الموسوعي ف. بروكهاوس وآي. إيفرون

المحتويات: 1) المفاهيم الأساسية. 2) نظرية نيوتن. 3) هيجنز الأثير. 4) مبدأ هيجنز. 5) مبدأ التدخل. 6) مبدأ هيجنز فريسنل. 7) مبدأ الاهتزازات العرضية. 8) استكمال النظرية الأثيرية للضوء. 9) أساس نظرية الأثير.… … القاموس الموسوعي ف. بروكهاوس وآي. إيفرون

صيغ فريسنل

الاستقطاب العمودي.في هذه الحالة، يكون المتجه عموديًا على مستوى الإصابة وموازيًا للواجهة، ويكون مستوى استقطاب الموجة الكهرومغناطيسية عموديًا على مستوى الانتشار.

بعد التحولات التي تمت مناقشتها بالتفصيل في، نحصل على O. صيغ فريسنل للموجات الكهرومغناطيسية المستقطبة بشكل عمودي :

; . (9.5)

للوسائط غير المغناطيسية () (9.5) يبسط:

; . (9.6)

الاستقطاب الموازي.في هذه الحالة، يقع المتجه في مستوى الانتشار، ويكون المتجه عموديًا عليه وموازيًا للواجهة، أي أن مستوى استقطاب الموجة الكهرومغناطيسية موازٍ لمستوى حدوثها.

بعد التحولات التي تمت مناقشتها بالتفصيل في، نحصل على صيغ فريسنل للاستقطاب الموازي :

; . (9.7)

بالنسبة للوسائط غير المغناطيسية ()، يتم تبسيط الصيغ (9.7):

; . (9.8)

تتحلل الموجة الكهرومغناطيسية الساقطة إلى عنصرين متعامدين ومتوازيين مع مستوى السقوط، ويتم العثور على مكونات الموجات المنعكسة والمنكسرة. تحدد العلاقات بين مكونات المجالات الكهرومغناطيسية طبيعة استقطاب المجالات الكهرومغناطيسية. في الحالة العامة، قد يكون استقطاب الموجات الكهرومغناطيسية المنعكسة والمنكسرة مختلفًا.

من التعبيرين (9.5) و (9.7) يمكننا الحصول على صيغ للموجات الكهرومغناطيسية الساقطة على الواجهة بخير ، وضع:

; . (9.9)

من التعبير (9.9) يتبع ذلك مع حدوث الموجات الكهرومغناطيسية الطبيعية على الواجهة ستكون الموجة المنعكسة غائبة (ج 0 = 0 ) فقط اذا الممانعات الموجية للوسائط متساوية (شرط تنسيق البيئات).

في التين. يوضح الشكل 9.2 الرسوم البيانية لاعتماد معامل انعكاس الموجة الكهرومغناطيسية لكلا الاستقطابين على زاوية السقوط لنسب مختلفة بين ثوابت العزل الكهربائي للوسائط.

في التين. 9.3 يظهر الرسوم البيانية مماثلة ت(ي). وتجدر الإشارة إلى أن معامل الانكسار ت، ويسمى أيضا في الأدب معدل النجاح في يوم الأربعاء الثاني من الأول، ليس كذلك معامل نقل الطاقة . على سبيل المثال، متى ز في2>ز في1 تسيكون دائما أكبر من واحد.

ترتبط ناقلات Poynting في بيئات مختلفة مناطق مختلفة المقاطع العرضية من الحزم. إذا كان متجه Poynting للموجة الكهرومغناطيسية غير المباشرة مرتبطًا بمنطقة معينة (على سبيل المثال، دائرة)، فستتغير هذه المنطقة عند الواجهة (سوف تمتد الدائرة إلى شكل بيضاوي). في البيئة الثانية، سيبقى الشكل كما هو، لكن المنطقة نفسها ستتغير أيضًا إلى حد ما.

ظاهرة الانعكاس الكلي .في حالة انتقال موجة كهرومغناطيسية من وسط أكثر كثافة بصريًا إلى وسط أقل كثافة ( ) تحدث ظاهرة الانعكاس الكلي (الشكل 9.4).

زاوية الانكسار ذسيكون عددًا حقيقيًا مقدمًا:

. (9.10)

وفي هذه الحالة، فهي حقيقية أيضًا زو تفي صيغ فريسنل.

يتم انتهاك عدم المساواة (9.10) إذا كانت زاوية السقوط ييتجاوز قيمة معينة ي كر، مُسَمًّى الزاوية الحرجة :

. (9.11)

لو زاوية الإصابة أكبر من الحرجة ، ثم الزاوية ذلا يمكن أن يكون حقيقيا لأن . في هذه الحالة الموجة المنعكسة تحمل كل الطاقة ، جلبها السقوط.

تستخدم ظاهرة الانعكاس الداخلي الكلي في خطوط النقل الاتصال صفر (الأدلة الضوئية، وما إلى ذلك - راجع الموضوعين 15، 18).

ظاهرة المرور الكامل.لEMV مع الاستقطاب الموازي هناك زاوية حدوث تسمى د- زاوية بروستر ، الذي لا توجد موجة منعكسة مما يعني أن الموجة الكهرومغناطيسية تمر بالكامل إلى الوسط الثاني. بالنسبة للعوازل غير المغناطيسية () ذات الفقد المنخفض حسب العبارات (9.8) حيث .

وفقا لقانون سنيل (9.3) نجد .

حيث أنها لا تأتي من؟

. (9.12)

لEMV مع عمودي الاستقطاب تأثير مماثل غير موجود مما يعني أنه دائمًا أكبر من الصفر.

وتسمى زاوية بروستر أيضًا بالزاوية الاستقطاب الكامل .

إذا تم توجيه موجة كهرومغناطيسية ذات استقطاب تعسفي نحو لوحة عازلة بزاوية، فإن الشعاع المنعكس قد حدث الاستقطاب العمودي فقط ، لأن المكون المستقطب الموازي يمر بالكامل عبر اللوحة.

في التين. 9.5 نظرا ½ Г(ي)½ لقيم tg مختلفة دالبيئة الثانية في ظل عدم وجود خسائر في الأولى.

كما يتبين من الرسوم البيانية، يتم ملاحظة ظاهرة النقل الكامل فقط في حالة عدم وجود فقدان التوصيل. إذا تيراغرام د> 0، ثم مع الاستقطاب الموازي يكون الرسم البياني ½ Г(ي)½ سيكون له حد أدنى، لكنه لن يصل إلى الصفر.

إذا قمت بتحديد ه 2بحيث تكون الوحدة معقدة ه 2بقي دون تغيير ()، ثم على الأقل ½ Г(ي)سيتم تحقيق ½ عند زاوية سقوط تساوي زاوية بروستر.

في حالة الاستقطاب المتعامد، تحدث تغييرات أساسية في سلوك الرسوم البيانية في الشكل. 9.5 لا يحدث. وحدة Г(ي)مع زيادة زاوية الإصابة يزيد رتابة من ز 0إلى الوحدة، والمرحلة Г(ي)عمليا لا يختلف عن 180 درجة.

غالبًا ما يتم وضع الألواح العازلة والغسالات المستخدمة في إغلاق الموصلات وتثبيتها في خطوط الاتصال المختلفة وأجهزة الميكروويف بزاوية بروستر. في هذه الحالة، عند تردد معين تكون شفافة تمامًا للموجات المارة. افعل الشيء نفسه إذا كان من الضروري التأكد من الحد الأدنى لمستوى الموجة المنعكسة عندما تسقط موجة كهرومغناطيسية من الهواء على مادة ذات ز في، مختلف عن ض 0هواء.

موجة واقفة. SWR. كيلو بايت.مع حدوث الموجات الكهرومغناطيسية بشكل طبيعي على السطح البيني بين الوسائط في الوسط الأول، تتم إضافة الموجات الساقطة والمنعكسة، التي لها اتجاهان متعاكسان للانتشار.

يتم تحديد تراكب الموجات الكهرومغناطيسية في الوسط الأول مع مراعاة الصيغة (9.6) على النحو التالي:

ومع مراعاة (9.4) نحول التعبير (9.13) على النحو التالي:

يمكن تسمية التعبير الموجود بين قوسين مربعين بالمضاعف موجة واقفة لأن هذه القيمة تظهر تغيرًا دوريًا على طول الإحداثيات X"البنية المتموجة" للمجالات الكهرومغناطيسية (الشكل 9.6).

إذا لم تكن هناك خسائر في الوسط:

. (9.15)

مع تغيير رتيب Xأما الحد الثاني (9.15) فيدور حول "1" بتردد مضاعف (مقارنة بالموجة الساقطة). الحد الأقصى للقيمة هو، والحد الأدنى هو. المسافة بين النهايتين المتجاورتين للموجة المستقرة هي ع/ك 1 = ل 1 /2 .

إذا كانت الوسائط متسقة، ففي هذه الحالة لا توجد موجة كهرومغناطيسية منعكسة. إذا كانت الوسيلة الثانية موصلًا مثاليًا، ففي هذه الحالة لن تكون هناك موجة كهرومغناطيسية منقولة، وفي الوسيلة الأولى لن يكون هناك سوى موجة دائمة ذات سعة مزدوجة (بالنسبة للموجة الكهرومغناطيسية الواردة).

من الصيغ (9.13) و (9.14) نحصل عليها

, . (9.16)

في التين. يوضح الشكل 9.7 بنية الموجة الدائمة EMF. من الشكل. 9.7 والتعبير (9.16) يترتب على ذلك أن المكونات المغناطيسية والكهربائية لها تحول طور بمقدار ربع طول الموجة (± 90 درجة). متوسط ​​قيمة متجه Poynting عند أي نقطة في الموجة المستقرة هو صفر، ولا يوجد أي نقل للطاقة.

إذا انتقلنا من السعات المعقدة إلى القيم اللحظية، نحصل على:

على مدار فترة 2π/w 1، يتم الحصول على توزيعات القيم القصوى والدنيا الموضحة في الشكل 1. 9.8 والتي تتوافق مع ضعف تردد التوزيع المكاني.

عند الدراسة التجريبية للبنية المكانية للموجة الدائمة باستخدام خط قياس عند مخرج قسم الكاشف، سيتم الحصول على اعتماد النموذج: (الشكل 9.9).

1. صياغة قوانين سنيل.

2. هل قوانين الانعكاس والانكسار للموجات المستوية عند السطح البيني بين الوسائط هي قوانين الطبيعة الأساسية؟

3. تعريف معاملات الانعكاس والانتقال. ما مدى قيم هذه الكميات؟

4. ما هو سلوك الموجات الكهرومغناطيسية ذات الاستقطاب المتوازي عند السطح البيني؟

5. وصف سلوك الموجات الكهرومغناطيسية ذات الاستقطاب المتعامد عند السطح البيني بين الوسائط.

6. تحديد شرط التنسيق الإعلامي.

7. اذكر شروط المرور الكامل.

8. اذكر شروط التأمل الكلي.

9. هل هناك علاقة بين ظاهرة الانتقال الكامل وتأثير الاستقطاب الكامل؟

10. عند زاوية السقوط الحرجة تختفي الموجة المرسلة. ماذا نلاحظ إذا كانت زاوية السقوط أكبر من الزاوية الحرجة؟

11. كيف تتغير ظروف مرور الموجات الكهرومغناطيسية عبر الواجهة في الوسائط ذات الضياعات؟

12. هل من الممكن عكس الموجات الكهرومغناطيسية بشكل كامل من السطح البيني بين العوازل الكهربائية مع وجود خسائر؟

13. تحديد موجة واقفة. شرح ميزات EMF الخاصة به.

14. لماذا لا ينقل المجال الكهرومغناطيسي الدائم الطاقة، على الرغم من وجود نواقل المجال الكهرومغناطيسي؟

15. تحديد والإشارة إلى نطاق قيم SWR وKBV.

16. هل من الممكن الحصول على موجة دائمة من الموجات المتحركة؟

17. تسقط موجة كهرومغناطيسية ذات استقطاب متوازي على السطح البيني بين الوسائط دون خسائر عند زاوية بروستر. إيجاد العلاقات بين معاملات متجهات بوينتنج في كلا الوسطين وشرح النتيجة المتحصل عليها من وجهة نظر قانون حفظ الطاقة.

صيغ فريسنلتحديد سعة وشدة الموجة الكهرومغناطيسية المنكسرة والمنعكسة عند المرور عبر واجهة مسطحة بين وسطين لهما مؤشرات انكسار مختلفة. سميت على اسم أوغست فريسنل، الفيزيائي الفرنسي الذي طورها. يسمى انعكاس الضوء الموصوف في صيغ فريسنل انعكاس فريسنل.

تكون صيغ فريسنل صالحة في الحالة التي يكون فيها السطح البيني بين وسطين سلسًا، والوسائط متناحية الخواص، وزاوية الانعكاس تساوي زاوية السقوط، ويتم تحديد زاوية الانكسار بواسطة قانون سنيل. في حالة السطح غير المستوي، خاصة عندما تكون الأبعاد المميزة للمخالفات بنفس حجم الطول الموجي، فإن انعكاس الضوء المنتشر على السطح له أهمية كبيرة.

عندما تقع على حدود مسطحة، يتم التمييز بين استقطابين للضوء. س- الاستقطاب هو استقطاب الضوء الذي تكون فيه شدة المجال الكهربائي للموجة الكهرومغناطيسية متعامدة مع مستوى السقوط (أي المستوى الذي تقع فيه كل من الحزم الساقطة والمنعكسة). ص

صيغ فريسنل ل س-الاستقطاب و ص- تختلف الاستقطابات . نظرًا لأن الضوء ذو الاستقطابات المختلفة ينعكس بشكل مختلف عن السطح، فإن الضوء المنعكس يكون دائمًا مستقطبًا جزئيًا، حتى لو كان الضوء الساقط غير مستقطب. تسمى زاوية السقوط التي يكون عندها الشعاع المنعكس مستقطبا تماما زاوية بروستر; يعتمد ذلك على نسبة معاملات الانكسار للوسائط التي تشكل الواجهة.

س-الاستقطاب

زوايا السقوط والانكسار ل μ = 1 (\displaystyle \mu =1)المتعلقة بقانون سنيل

خطيئة ⁡ α خطيئة ⁡ β = ن 2 ن 1 . (\displaystyle (\frac (\sin \alpha )(\sin \beta ))=(\frac (n_(2))(n_(1))).)

سلوك ن 21 = ن 2 ن 1 (\displaystyle n_(21)=(\cfrac (n_(2))(n_(1))))يسمى معامل الانكسار النسبي لوسائطين.

ص = | س | 2 | ف | 2 = خطيئة 2 ⁡ (α − β) خطيئة 2 ⁡ (α + β) . (\displaystyle R_(s)=(\frac (|Q|^(2))(|P|^(2)))=(\frac (\sin ^(2)(\alpha -\beta))( \الخطيئة ^(2)(\ألفا +\بيتا))).) تي ث = 1 − ر ث . (\displaystyle T_(s)=1-R_(s).)

يرجى ملاحظة أن النفاذية ليست متساوية | س | 2 | ف | 2 (\displaystyle (\frac (|S|^(2))(|P|^(2))))لأن الموجات ذات السعة نفسها في الوسائط المختلفة تحمل طاقات مختلفة.

ص-الاستقطاب

ص- الاستقطاب هو استقطاب الضوء الذي يقع فيه متجه شدة المجال الكهربائي في مستوى الإصابة.

( S = 2 μ 1 ε 1 μ 2 ε 2 ⋅ الخطيئة ⁡ 2 α μ 1 μ 2 الخطيئة ⁡ 2 α + الخطيئة ⁡ 2 β P ⇔ 2 cos ⁡ α الخطيئة ⁡ β الخطيئة ⁡ (α + β) cos ⁡ (α) − β) P , Q = μ 1 μ 2 خطيئة ⁡ 2 α − خطيئة ⁡ 2 β μ 1 μ 2 خطيئة ⁡ 2 α + خطيئة ⁡ 2 β P ⇔ t g (α − β) t g (α + β) P , ( \displaystyle \left\((\begin(matrix)S=2(\sqrt (\cfrac (\mu _(1)\varepsilon _(1))(\mu _(2)\varepsilon _(2)))) )\cdot (\cfrac (\sin 2\alpha )((\cfrac (\mu _(1))(\mu _(2)))\sin 2\alpha +\sin 2\beta ))P\; \Leftrightarrow \;(\cfrac (2\cos \alpha \sin \beta )(\sin(\alpha +\beta)\cos(\alpha -\beta)))P,\\\;\\Q=( \cfrac ((\cfrac (\mu _(1))(\mu _(2)))\sin 2\alpha -\sin 2\beta )((\cfrac (\mu _(1))(\mu _(2)))\sin 2\alpha +\sin 2\beta))P\;\Leftrightarrow \;(\cfrac (\mathrm (tg\,) (\alpha -\beta))(\mathrm (tg \,) (\alpha +\beta)))P,\end(matrix))\right.)

يتم الاحتفاظ بالتدوين من القسم السابق؛ التعبيرات بعد الأسهم تتوافق مرة أخرى مع الحالة μ 1 = μ 2 (\displaystyle \mu _(1)=\mu _(2))