1.1. Электромагнитная волна на границе раздела сред

При прохождении электромагнитной волны через границу раздела сред происходит ее отражение и преломление.

Закон отражения: отраженный луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и перпендикуляром, проведенным к границе раз­де­ла двух сред в точке падения.

Закон преломления: луч пада­ю­щий, луч преломленный и перпендикуляр, про­ве­денный к границе раздела в точке падения, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных сред

, (1.1)

где n₂₁ - относительный показатель преломления второй среды относительно первой.

Для установления причин преломления запишем для треугольников ABC и ACD (см. рис. 1.1) соотношения: ВС = AC sin i₁, AD = AC sin i₂, тогда отношение BC/AD = sin i₁/sin i₂. C учетом времени перехода фронта волны Dt и скоростей ее распространения v₁ и v₂ соответственно в средах 1 и 2 имеем BC = v₁Dt и AD = v₂Dt, откуда

. (1.2)

Таким образом, свет преломляется из-за различной скорости волн в разных средах. Абсолютный показатель преломления среды n показывает, во сколько раз скорость света в среде меньше, чем скорость света в вакууме: n = c/v.

В соответствии с электромагнитной природой скорость света и показатель преломления зависят от электромагнитных свойств среды (ее диэлектрической e₀ и магнитной m₀ проницаемости)

. (1.3)

При прохождении волны через границу раздела сред (рис.

и .

На отрезки AD и BC (см. рис. 1.1) укладывается одно и то же количество волн.

Рассмотрим изменение плоской бегущей волны при переходе в другую среду. В вакууме

,

в среде

,

т.е. фаза волны зависит не от координаты x, а от оптической длины пути nx.

При отражении волны от границы раздела сред, когда волна проходит из оптически более плотной среды 1 в оптически менее плотную среду 2 (n₁ > n₂) оптическая разность хода двух лучей DL = n?Dx =Dj = 0. При отражении от оптически более плотной среды (рис. 1.3) фаза скачком меняется на p, а DL - на l/2, т.е. происходит потеря полуволны.