Коллективные дипольные колебания и зеркальное отражение

Допустим, я освещаю поверхность и наблюдаю зеркальное отражение. Если я смотрю в электронный микроскоп, я вижу крошечные частицы, намного меньшие, чем длина волны света (~10 нм), а также близко расположенные (~10 нм). Я знаю, что эти крошечные частицы очень хорошо поглощают свет, но оказывается, они также очень хорошо отражают свет.

Более того, поскольку частицы намного меньше длины волны света, справедливо квазистатическое приближение, т.е. частица видит однородное поле и может рассматриваться как колеблющийся диполь.

Теперь поглощение можно объяснить распадом колебаний на безызлучательные процессы. Однако отражение в меньшей степени. Я прочитал несколько статей и искал разные источники. Кажется, что это явление сродни тому, что является источником угла Брюстера.

Из Википедии:

Физический механизм этого [угла Брюстера] можно качественно понять по тому, как электрические диполи в среде реагируют на p-поляризованный свет. Можно представить, что свет, падающий на поверхность, поглощается, а затем переизлучается колеблющимися электрическими диполями.на границе раздела двух сред. Поляризация свободно распространяющегося света всегда перпендикулярна направлению, в котором распространяется свет. Диполи, производящие проходящий (преломленный) свет, колеблются в направлении поляризации этого света. Эти же колеблющиеся диполи также генерируют отраженный свет. Однако диполи не излучают никакой энергии в направлении дипольного момента. Если преломленный свет является p-поляризованным и распространяется точно перпендикулярно направлению, в котором предполагается зеркальное отражение света, диполи указывают вдоль направления зеркального отражения, и поэтому свет не может отражаться.

Теперь я пытаюсь представить множество диполей, излучающих перпендикулярно дипольному моменту, как:

введите описание изображения здесь

В случае угла Брюстера вопрос заключается в том, как поверхность может иметь такой контраст в интенсивности отражения s- и p-pol. Здесь я хочу понять, как случайно распределенные колеблющиеся диполи (возбужденные падающей плоской электромагнитной волной) могут генерировать зеркальное отражение для s-поляризации.

Я вижу это так: после возбуждения диполи излучают (как на картинке), и из-за интерференции наблюдается только зеркальное отражение. Очевидно, это объяснение очень грубое и ограниченное... Я чувствую, что связь нельзя упускать из виду, поскольку частицы также достаточно близки, чтобы их диполи взаимодействовали. Есть ли «простое» объяснение, объясняющее/понимающее, почему группа диполей (распределенных случайным образом) может генерировать зеркальное отражение?

Ответы (1)

Я нашел ответ. Из Хироюки Фудзивара Спектроскопическая эллипсометрия: принципы и приложениявведите описание изображения здесь

Из 2.10(b) можно рассматривать плоскую волну с углом падения. Пространство между диполями приводит к тому, что излучаемое поле каждого диполя не совпадает по фазе, интерференция в дальней зоне создает отраженную фронтальную волну с углом, возникающим из-за небольшой расфазировки. Я, наверное, не совсем точно выражаюсь технически, но, думаю, по картинке понятно...