Фазовый сдвиг света при отражении
Анджело Ди Белла
В волнах, отличных от электромагнитных волн (например, волнах на струне, допускающих малое поперечное смещение), при распространении через границу между двумя средами часть волны будет отражаться со сдвигом фаз на если импеданс второй среды больше, чем импеданс первой, или, вообще говоря, если амплитудный коэффициент отражения отрицательно. В противном случае отраженная волна не будет иметь фазового сдвига, что означает положительный .
Для электромагнитных волн амплитудные коэффициенты отражения и прохождения определяются уравнениями Френеля, которые учитывают компонентную поляризацию света, падающего на границу раздела сред с разными показателями преломления. Глядя на поведение амплитудных коэффициентов для света, падающего на стекло из воздуха, в зависимости от угла падения:
С. Берг-Йохансен, CC BY-SA 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0 , через Wikimedia Commons
мы видим, что, несмотря на переход от среды с более низким импедансом к среде с более высоким импедансом (учитывая, что импеданс для электромагнитных волн пропорционален показателю преломления), амплитудные коэффициенты отражения не всегда отрицательны, что говорит о том, что свет не приобретает фазового сдвига из при отражении. Означает ли это, что свет, падающий на оптически более плотную среду, не всегда отражается со сдвигом фазы ?
Ответы (2)
ПрофРоб
Вы должны принять соглашение о знаках при определении коэффициентов Френеля. Обычно вы говорите, что положительный коэффициент отражения означает, что составляющая волны, касательная к границе раздела, сохраняет то же направление. Для s-поляризованного света это E-поле, а для p-поляризованного света это H-поле. Обратите внимание, что вы не можете просто сказать «направление электрического поля меняется на противоположное» или «направление электрического поля остается прежним» для р-поляризованного света, потому что ни одно из утверждений не может быть верным, кроме как при нормальном падении.
Следовательно, положительное значение r для p-поляризованного света означает отсутствие изменения фазы для H-поля, но, поскольку отраженная волна распространяется от границы раздела, E-поле должно перевернуться (в том смысле, что оно указывает на противоположную сторону от нормального поля). поверхности по сравнению с падающим E-полем). За пределами угла Брюстера коэффициент отражения p-поляризованного света становится отрицательным; H-поле меняет направление, а E-поле указывает на ту же сторону нормали, что и падающее E-поле. На диаграмме ниже показано различие.
Гилберт
В дополнение к ответу @ProfRob я просто укажу, что показатель преломления, как правило, является комплексным числом. И уравнения Френеля применимы и к комплексному показателю преломления.
Итак, ответ: Вы правы, фаза отражения не всегда . В принципе, это может быть что угодно!
Вопрос о волновой природе света.
Возможен ли настоящий черный?
Неполяризованный свет. Почему тогда источники света не выглядят невидимыми? [дубликат]
Почему цвета объекта меняются под действием падающего света?
Возможно ли идеальное зеркало без потерь?
Каковы свойства частично поляризованного света при преломлении?
Как поляризационные очки уменьшают блики?
Почему зеркало отражает видимый свет, но не отражает гамма-лучи?
Почему свет не поляризуется на металлической поверхности?
Что происходит на атомном уровне, когда свет падает на объект?
ПрофРоб