Справочник по физике для инженеров и студентов - Яворский Б.М.
ISBN 5-488-00330-4
Скачать (прямая ссылка):
дг ={[4=^3 Дгі =jP-fS= flS--Rp
I>Ip R° + Rr’ Idp + Ids 2-(Rs + Rp)’
Tr y-d 0
где Is His —интенсивности отраженной и преломлен-
ной s-волн, a Irp и Ip — то же самое для р-волн.
2°. Если угол падения удовлетворяет условию tg I0 = ^21»
то Rp = 0, и отраженный свет полностью поляризован в плоскости падения (закон Брюстера, угол i0 — угол
Брюстера. Если t0 + г0 = 5 , т. е. отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны, то коэффициент отражения
Rs = sin2 (i0 - r0) = f
V Ti21 + ^
и степень поляризации преломленного света достигает максимального значения:
/ ? - V ?. .С,
.d __ (n2l + 1) —4п21
макс —2 ~z 7-?-'
(n21 + +^п21
3°. Степень линейной поляризации Д проходящего света может быть значительно повышена путем многократного отражения и преломления в стопе плоскопараллельных пластин, установленных так, что угол падения света равен i0. В отсутствие поглощения для стопы, состоящей из N пластин,
V.3.4. ОСНОВЫ МЕТАЛЛООПТИКИ
613
Так, например, для стопы стеклянных пластин (тг21 = 1.5) при N = 15 степень линейной поляризации Д = 0,985.
4°. Поляризованная p-волна при падении на границу раздела диэлектриков под углом Брюстера совершенно не отражается и дает только преломленную волну.
5°. При полном внутреннем отражении плоскопо-ляризованного света (ti21 -' 1 и г > іпр) между s- и ^-компонентами отраженной волны возникает разность фаз Дф, обусловленная различием разностей фаз соответствующих компонент отраженной и падающей волн Дф8 и Афр:
t Дф _ t?r &(Рр- &<Рц _ cos iVsin2 1 ~ п21
gT g 2 sin2 і
В результате отраженная волна оказывается эллиптически поляризованной. При полном внутреннем отражении, соответствующем углу inp, sin І = Tl21, Дфр = Дф3, т. е. плоскополяризованный свет остается таким же. При
, . я; 0 0 ы
Дфр - Дф8 — ^ и а& = ар отраженный свет циркулярно по-
ляризован, и граница раздела диэлектриков действует подобно «пластинке в четверть волны».
4. ОСНОВЫ МЕТАЛЛООПТИКИ
1°. Электромагнитная волна, падающая на поверхность металла, частично отражается, а частично проходит внутрь металла. Коэффициент отражения зависит от частоты волны, электропроводности металла и состояния его поверхности.
В случае волн не слишком высокой частоты (радиоволны, инфракрасные лучи и видимый свет) источниками вторичных волн в металлах, в основном, являются электроны проводимости. При этом коэффициент отражения от чистых поверхностей металлов, обладающих хорошей проводимостью (натрий, серебро и т. д.), весьма близок к 1. Интенсивность волны, проходящей внутрь металла, невелика и быстро убывает до нуля в пределах тонкого поверхностного слоя вследствие потерь энергии на теплоту. Для идеального проводника эти потери равны нулю, и коэффициент отражения равен 1.
614 V.3. ПРОХОЖДЕНИЕ СВЕТА ЧЕРЕЗ ГРАНИЦУ ДВУХ СРВД
При более высоких частотах, соответствующих ультрафиолетовому излучению, существенную роль играют вынужденные колебания связанных электронов в ионах кристаллической решетки. Это приводит к сильному уменьшению коэффициента отражения света металлами (до 0,04 у серебра при v = IO15 Гц) и появлению значительной прозрачности тонких металлических пленок.
2°. В классической макроскопической электродинамике задача об отражении и преломлении света на поверхности металла сводится к нахождению решения уравнений Максвелла, удовлетворяющих граничным условиям на проводящей поверхности. Эта задача для однородных, изотропных и немагнитных металлов (ц = 1) может быть формально сведена к аналогичной задаче для границы раздела двух прозрачных диэлектриков путем введения комплексной относительной диэлектрической проницаемости металла:
где у — удельная электропроводность металла, є — его вещественная относительная диэлектрическая проницаемость, E0 — электрическая постоянная, v — частота
света и I= .
3°. Оптические свойства металла характеризуются комплексным абсолютным показателем преломления-.
п = «Te = п - ік,
где
Tl2 - K2 = Є И ПК = —Ї .
4ltE0V
Действительные величины пик являются оптическими характеристиками металла. Они зависят от природы металла и частоты падающего света. Мнимая часть комплексного показателя преломления характеризует поглощение света в металле, происходящее в соответствии с законом Бугера—Ламберта. Она связана с линейным коэффициентом поглощения а соотношением
с ,
V.3.4. ОСНОВЫ МЕТАЛЛООПТИКИ
615
где с и X0 — скорость и длина волны в вакууме. Это соотношение, а также понятия комплексных диэлектрической проницаемости и показателя преломления в равной мере применимы не только к металлам, но и к любым другим проводящим и непроводящим средам, сильно поглощающим свет (например, к плазме, к диэлектрикам вблизи полос поглощения и т. д.). Для типичных металлов к 3> 1, поэтому поглощение какой-либо среды называют «металлическим», если для этой среды к» 1.
4°. Расчет комплексных амплитуд, отраженных и преломленных S- и р-ъозт можно производить по формулам Френеля, где угол г комплексный (за исключением случая і = 0) и связан с углом падения і соотношением
