Как я могу определить коэффициенты передачи/отражения для света?

Когда световые лучи отражаются от границы между двумя материалами с разными показателями преломления, многие источники, которые я видел (недавно), не обсуждают связь между амплитудой (или, что то же самое, интенсивностью) прошедших/отраженных лучей и исходный луч. В основном они просто обсуждают разность фаз, вызванную отражением, например, для расчета интерференционных эффектов тонкой пленки.

диаграмма отражения/преломления

Можно ли рассчитать коэффициент передачи Т и коэффициент отражения р на основе других оптических свойств материалов, таких как показатель преломления? Или их нужно искать в справочной таблице?

Дай мне посмотреть, правильно ли я здесь думаю. Это без учета угла, но все равно интересно. Не могли бы вы рассматривать барьер как квадратную потенциальную ступеньку с высотой, равной разнице кинетической энергии света в каждой среде (которую легко вычислить по показателям преломления)? А потом решить уравнение Шрёдингера с каждой стороны?

Ответы (3)

В дополнение к уравнениям Френеля и в ответ на ваш вопрос о «... соотношении между амплитудой прошедших/отраженных лучей и исходным лучом»:

Т "=" 2 н 1 потому что θ я н 2 потому что θ я + н 1 потому что θ т А

Т "=" 2 н 1 потому что θ я н 1 потому что θ я + н 2 потому что θ т А

р "=" н 2 потому что θ я н 1 потому что θ т н 2 потому что θ я + н 1 потому что θ т А

р "=" н 1 потому что θ я н 2 потому что θ т н 1 потому что θ я + н 2 потому что θ т А

где А и А — параллельная и перпендикулярная составляющие амплитуды электрического поля для падающей волны соответственно. Соответственно для Т (проходящая волна) и р (отраженная волна). Я думаю, нотация проста для понимания. Этот набор уравнений также называют уравнениями Френеля (есть три или четыре представления).

Спасибо, хороший ответ. (+1) На самом деле я не особо интересовался, получил ли я коэффициенты для амплитуды или для интенсивности, поскольку легко перейти от одного к другому, но я понимаю, что это могло быть неясно из вопроса. Я немного отредактировал его, чтобы, возможно, уточнить это.
+1, но я думаю, что эти формулы справедливы только для мю "=" 1 (что обычно бывает в оптике)
Правда, Википедия упоминает об этом предположении. Я в порядке с этим. (Хотя, если есть более общие уравнения для мю 1 , я был бы рад опубликовать их как еще один ответ)
Обратите внимание, что коэффициенты амплитуды дадут вам фазовый сдвиг при отражении или передаче, а коэффициенты интенсивности - нет. Таким образом, вы можете легко перейти от амплитуды к интенсивности, но вы можете перейти только от интенсивности к модулю амплитуды.

Это было задумано как комментарий, но для ясности мне лучше использовать ответ.

Что касается дела мю 1 , мы можем начать использовать следующий набор уравнений, которые выводятся из уравнений Максвелла, и после применения граничных условий, которые требуют, чтобы через границу касательные компоненты Е и ЧАС должно быть непрерывным.

потому что θ я ( А р ) "=" потому что θ т Т
А + р "=" Т
ϵ 1 мю 1 потому что θ я ( А р ) "=" ϵ 2 мю 2 потому что θ т Т
ϵ 1 мю 1 ( А + р "=" ϵ 2 мю 2 Т

Тогда, складывая первое и четвертое уравнения, получаем

Т "=" 2 потому что θ я ϵ 1 мю 2 потому что θ т мю 2 ϵ 1 + ϵ 2 мю 1 потому что θ я А

Складывая второе и третье уравнения, получаем

Т "=" 2 мю 2 ϵ 1 потому что θ я ϵ 2 мю 1 потому что θ т + потому что θ я мю 2 ϵ 1 А

Соответственно для р и р (в котором мы должны заменить уже найденное нами значение Т и Т )

р "=" ϵ 2 мю 1 потому что θ я ϵ 1 мю 2 потому что θ т ϵ 2 мю 1 потому что θ я + ϵ 1 мю 2 потому что θ т А

р "=" ϵ 1 мю 2 потому что θ я ϵ 2 мю 1 потому что θ т ϵ 1 мю 2 потому что θ я + ϵ 2 мю 1 потому что θ т А

Уравнения, которые дают коэффициенты прохождения и отражения, называются уравнениями Френеля. http://en.wikipedia.org/wiki/Fresnel_equations