Распространение света в проводящих средах. Комплексный показатель преломления. Отражение света от поверхности проводника. Глубина проникновения. Закон Бугера.

=𝛆-i , = =n+ix. В сильно поглощающих средах и минимальная часть преобладает над вещественной. cosq_a= R_s=r_se^if R_p=P_peⁱ .

При линейной поляризации подающего света с произвольным в отраженной волне появляется сдвиг фаз, приводящий к поляризации отраженного света. Отраженный свет остается линейно поляризованным, если палающий свет Á или r-поляризован. q=0 q=p\2

Нормальное падение света: R= , Â=RR* . Оптическая постоянная для He (l=589,3мм)

Волновой вектор,прошедший в Не волны при нормальном падении имеет только z-составляющую.

Е₂(z,t)=2E₀ exp{-wc }exp{-iw(t-z )}

d= = проникновение света в Не

Закон Бугера: I=I₀ e^-az, a-линейный показатель поглощения. I=I₀ exp{- c₂}

(по электромагнитной теории Максвелла): Отражение света от поверхности металла, как и его распространение в нем, может быть рассмотрено на основе материальных уравнений, в которых диэлектрическая проницаемость () комплексна. Соответственно показатель преломления n – тоже комплексный: . (4.96)

В сильно поглощающих средах и металлах мнимая часть преобладает над вещественной. Частичное проникновение света в металл создает токи проводимости. С ними связано выделение джоулевой теплоты, т.е. поглощение света – необратимое превращение электромагнитной энергии в энергию хаотического теплового движения. Чем выше проводимость металла, тем меньшая доля падающего света проникает в металл и поглощается там. В идеальном проводнике, которому формально соответствует , потери на джоулеву теплоту вообще отсутствуют, так что падающий свет полностью отражается.

Пусть из вакуума на металл падает плоская монохроматическая волна с волновым вектором (рис.4.14); – волновой вектор отраженной волны. Во второй среде волна неоднородна и .(4.97)Тогда, как и при выводе формул Френеля: .

k ₂ -направлена вдоль границы вещественна, мнимая часть вектора k ₂ ^поверхности металла. Поэтому плоскости равных амплитуд прошедшей волны параллельны границе раздела. Вектор ^плоскостям постоянных фаз и характеризует направление прошедшей волны. Угол называется вещественным углом преломления. Отношение зависит от угла падения (в отличие от диэлектриков).

Формулы Френеля cos₂ как комплексную величину, тогда коэффициенты отражения тоже комплексны:

В общем случае . При линейной поляризации падающего света с произвольным азимутом в отраженной волне появляется сдвиг фаз, приводящий к эллиптической поляризации отраженного света. Отраженный свет остается линейно поляризованным, если

1) падающий свет s– или p– поляризован;

2) ;

3) 3) .

При нормальном падении: ; .

У металлов ² значительно больше другого слагаемого. Поэтому .

Волновой вектор прошедшей в металл волны при нормальном падении имеет только z – составляющую: ; — глубина проникновения.

При достаточно высоких частотах роль «силы трения» в уравнениях колебаний электрона (см. раздел по дисперсии) становится несущественной. Случай = 0 формально соответствует «идеальному» металлу с.При , а следует c = 1, т.е. отражение от поверхности идеального проводника полное. Закон Бугера. Для затухающей волны, распространяющейся вдоль оси Z, интенсивность излучения:

.

Отсюда получаем зависимость: ,

называемая законом Бугера, где – линейный показатель поглощения. Другой вид закона Бугера (см. (4.104)): ,где ₀ – длина волны света в вакууме.

Дата добавления: 2015-08-05