Явления, возникающие при падении электромагнитной волны на плоскую границу раздела двух диэлектрических сред

Цель работы: исследовать явления, возникающие при падении электромагнитной волны на плоскую границу раздела двух диэлектрических сред.

Предварительные расчёты:

1. Рассчитать и построить зависимость угла преломления от угла падения для случаев падения плоской волны из воздуха на поверхность диэлектрика и из диэлектрика на границу раздела с воздухом.

Второй закон Снелиуса:         

Отсюда      

для случая падения плоской волны из воздуха на поверхность диэлектрика:

 

для случая падения плоской волны из диэлектрика на границу раздела с воздухом:

 

2.Рассчитать углы Брюстера и угол полного внутреннего отражения.

 

Полное прохождение волны во вторую среду на границе раздела двух диэлектрических сред возможно только в случае параллельной поляризации.

            отсюда       

для случая падения плоской волны из воздуха на поверхность диэлектрика:

для случая падения плоской волны из диэлектрика на границу раздела с воздухом:

Значение угла падения, при котором угол преломления равен 90º, называется критическим углом.

Полное внутреннее отражение возможно только при соблюдении двух условий:

1) вторая среда оптически менее плотная, чем первая.

k₂<k₁                отсюда

в нашем случае                       

полное внутреннее отражение возможно при падении плоской волны из диэлектрика на границу раздела с воздухом

2) угол падения больше критического угла.

      отсюда

 

3. Рассчитать и построить зависимости коэффициентов отражения и преломления от угла падения из воздуха на диэлектрик при нормальной и параллельной поляризациях.

При нормальной поляризации коэффициенты Френеля находятся по формулам:                  

угол преломления из формулы можно исключить используя соотношение

 

При параллельной поляризации коэффициенты Френеля находятся по формулам:                  

угол преломления из формулы можно исключить используя соотношение

 

4. Рассчитать и построить зависимости коэффициентов отражения и преломления от угла падения из диэлектрика на границу с воздухом при нормальной и параллельной поляризациях.

При нормальной поляризации коэффициенты Френеля находятся по формулам:                  

угол преломления из формулы можно исключить используя соотношение

При параллельной поляризации коэффициенты Френеля находятся по формулам:                  

угол преломления из формулы можно исключить используя соотношение

 

Результаты измерений:

в-д

φ	0	15	30	45	60	75	90
φотр	0	10	18	25	32	37	38

д-в

φ	0	10	15	20	25	30	35
φп	0	18	27	40	46	57	66

в-д		нормальная поляризация
φ	15		30	45	60	75
АR	0,28		0,4	0,48	0,91	2,2
AT	2,53		2,53	2,05	1,24	0,4
	параллельная поляризация
φ	15		30	45	60	75
АR	0,18		0,146	0,1	0,003	0,34
AT	2,6		3,06	3,25	4,32	2,33