Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Кизель В.А. -> "Отражение света" -> 24

Отражение света - Кизель В.А.

Кизель В.А. Отражение света — М.: Наука, 1973. — 254 c.
Скачать (прямая ссылка): otsveta1973.pdf
Предыдущая << 1 .. 18 19 20 21 22 23 < 24 > 25 26 27 28 29 30 .. 103 >> Следующая

(8.13) или (8.16) требуется специальный анализ.
Здесь следует сделать общее замечание. Электродинамике Максвелла чуждо понятие частичной когерентности - все рассматриваемые выше поля полностью когерентны. В то же время в термодинамическом и'радиа-
(8.16)
^ ((r)> Т) = (п2+4"^ - J К Т),
ПОГЛОЩАЮЩИЕ СРЕДЫ
97
ционном балансах обычно фигурирует равновесное некогерентное излучение (здесь энтропии пучков аддитивны как вероятности некоррелированных, некогерентных в данном случае событий). Поэтому при переходе от электродинамических к термодинамическим расчетам, как показал еще М. Лауэ, должна быть учтена и введена когерентность. В частности, в расчетах Борна принималось, что при отражении на границе металлов когерентность теряется полностью. В дальнейшем высказывались сомнения .в том, что в слое порядка долей К (глубина проникновения) когерентность может теряться [20]. В § 15 мы излагаем некоторые соображения, говорящие о такой возможности, однако они качественны.
Анализ изменения когерентности при отражении только начат (см. § 16); после решения этого вопроса, вероятно, должны быть пересмотрены также вопросы баланса энергии.
При анализе процессов отражения от границы раздела поглощающих сред иногда применялся принцип обратимости Стокса и требовалось его соблюдение. Однако этот принцип установлен в механике лишь для консервативных систем, а в электродинамике - для прозрачных сред. В частности, обратимость процесса отражения показана, во-первых, для границы раздела непоглощающих сред и, во-вторых, для полностью когерентных пучков (для которых не имеет места аддитивность энтропии). Это означает, что он неприменим для расчета энергетического баланса для поглощающих сред и, во всяком случае, для теплового излучения.
От принципа Стокса несколько отличается по своей формулировке принцип обратимости уравнений Максвелла (неизменность решений при изменении t на -t, В на -В' и о на -о'), также применявшийся к решению задач отражения; однако его применение к поглощающим средам также требует осторожности, как показала недавняя дискуссия [26-29], а границы его применимости невелики. Существует прямое утверждение о необратимости применительно к поглощающей среде [30].
По указанным причинам для поглощающих сред расчеты, видимо, требуют особых оговорок.
Все изложенное показывает, что вопрос о балансе энергии при отражении от границы "металл - диэлект-
7 в. А. Кизель
98
КОНФИГУРАЦИЯ полей и движение ЭНЕРГИИ [ГЛ. 2
рик" и "металл - металл" еще дискуссионен. Следует отметить, что, независимо от этого, применимость данного приближения к металлу вообще относительна (см. § 28).
С вопросом об энергетическом балансе связан в некоторой мере вопрос о групповой скорости (см. примечание на стр. 29).
JI. И. Мандельштам указал, что при выводе формул Френеля неявно предполагается положительность групповой скорости в обеих средах. Между тем это не всегда так (в частности, например, при сильной пространствен-
ной дисперсии угол kvrp может быть и более я/2)1).
С этим же связан также вопрос о характере отражения от границы двух сред, из которых одна обладает положительной, а другая - отрицательной аномальной дисперсией. Такая ситуация может возникнуть на границе плазмы или среды с инверсной заселенностью уровней. Этот вопрос для световых волн подробно не рассматривался; укажем лишь на работу [31], содержащую некоторые соображения по этому вопросу. Возможно усиление света; при отражении от среды с отрицательной дисперсией может быть |ЕГ|2>|Е|2, нелинейное взаимодействие волн и др. Отражение от плазмы (для радиодиапазона) рассматривалось в [32, 33]. Макроскопический анализ превращения энергии, поля в энергию возбуждения поглощающего диэлектрика и некоторая замена понятия групповой скорости при сильном поглощении даны в работе [34].
Отражение от слоя с отрицательной диэлектрической проницаемостью макроскопически рассмотрено в работе [35], а отражение при отрицательной проводимости - в работе [30] (см. также приложение III).
§ 9. Ограниченные пучки и дифракционные явления
Выше уже было сказано, что простейшая теория отражения (см. § 1) и формулы Френеля непригодны для ограниченных пучков. Для этого случая в приближении
') Некоторые примеры различия знаков фазовой и групповой скорости были даны в гл. 1 - для кристалла [9] и для излучения Вавилова- Черенкова [10] (подробнее см. в [9а]).
5 91 ОГРАНИЧЕННЫЕ ПУЧКИ И ДИФРАКЦИОННЫЕ ЯВЛЕНИЯ 99
волновой оптики можно получить обобщенные формулы Френеля с некоторыми добавочными членами, учитывающими дифракционные явления ка краю пучка.
Если задать падающий пучок в виде (например, для нормальной к плоскости падения компоненты) [37]
Е± = \АХА (u) - е", (9.1)
где А (и) -некоторая (соответственным образом нормированная) функция, характеризующая распределение амплитуды по сечению пучка (рис. 41, задача считается двумерной); а - постоянный коэффициент (а<С1), то для отраженного пучка, аналогично,
( dA (и ))
Erj. (ur) ~ ir±a, -^} в , (9.2)
где R± определяется формулой (3.22).
а)
Рис. 41. Схема отражения ограниченного пучка (а) и образование побочной волны (б).
Предыдущая << 1 .. 18 19 20 21 22 23 < 24 > 25 26 27 28 29 30 .. 103 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed