Нарушенное полное внутреннее отражение и затухающие волны - энергия

Полное внутреннее отражение (ПВО) возникает на границе оптически более плотной среды с оптически менее плотной; граничное условие требует, чтобы затухающая волна входила во вторую среду. Эта волна распространяется только вдоль ( x ) границы и экспоненциально затухает по нормали ( z ) к ней. Кроме того, в z нет чистого переноса энергии, поскольку среднее значение вектора Пойнтинга равно нулю. Таким образом, вся энергия находится в отраженной волне. Все идет нормально.

Если я сейчас подведу вторую границу раздела, опять же с оптически плотной средой, близко к этой первой, я смогу преобразовать затухающую волну в распространяющуюся волну (фрустрированное ПВО). Энергия, переносимая этой распространяющейся волной, критически зависит от расстояния между двумя поверхностями, т. е. от количества энергии, полученной от экспоненциально затухающей волны.

Но: исчезающая волна не переносит никакой энергии в z , только в x . Откуда теперь берется энергия? Более того: для сохранения энергии потребовалось бы, чтобы по мере приближения второго интерфейса к первому энергия в отраженной волне уменьшалась одновременно с увеличением энергии в прошедшей волне. Тем не менее, оба процесса происходят на двух разных интерфейсах. Как отраженная волна может «знать», что будет прошедшая волна, с которой она должна поделиться своей энергией? Что мне не хватает?

Я прочитал ответ на этот вопрос: Эванесцентная связь волн и проверил упомянутую главу в Born & Wolf , но я все еще не стал умнее...

Ответ на вопрос, который вы связали, гласит: «Вместо этого волна внутри барьера представляет собой суперпозицию экспоненциально затухающих и экспоненциально растущих волн». Математически я могу принять это. Но физически экспоненциально нарастающая волна не имеет большого смысла. Также Born & Wolf отбрасывает решение с положительным показателем со словами «Естественно, только знак минус перед квадратным корнем из [... е Икс п ( ± о м е г а г / н у 2 * с д р т ( . . . ) ) ]". Я не думаю, что объяснения, данного в этом ответе, достаточно...

Ответы (1)

Я нашел хороший список других форумов по физике и т. Д. В мета-потоке здесь и, наконец, нашел несколько указателей на ответ на форумах по физике .

Резюме качественного описания можно найти здесь :

Эванесцентные волны не распространяются и затухают, как описано е − к г срок (вместо е − я к г для распространяющихся волн). Член затухания аналогичен членам затухания, обнаруживаемым в эффектах туннелирования (поэтому нарушенное ПВО время от времени также называют «оптическим туннелированием»). Перенос энергии есть, но безызлучательный. Интенсивность отраженной волны будет уменьшаться по мере того, как зазор между двумя границами раздела закрывается и в распространяющейся волне содержится больше энергии.

Во второй теме я нашел ссылку на эту статью , содержащую также количественную оценку коэффициентов передачи для распространяющейся волны. Предположим, что зазор воздушный ( н 2 "=" 1 ), а две другие среды идентичны ( н 1 "=" н 3 "=" н ), получают:

1 Т "=" 1 + α грех 2 ⁡ γ
с
γ "=" 2 π д λ н 2 грех ⁡ ф 1 − 1
(я опускаю значения для α так как они не добавляют к пониманию)

Авторы отмечают сходство с квантово-механическим туннелированием:

1 Т "=" 1 + В 0 2 4 Е ( В 0 − Е ) грех 2 ⁡ γ д
с
γ "=" 2 м ℏ 2 ( В 0 − Е )

Очевидно, эти два уравнения могут быть преобразованы друг в друга для соответствующих значений γ и α а фрустрированное ПВО — это просто квантовое туннелирование, наблюдаемое для фотонов.

Нарушенное полное внутреннее отражение и затухающие волны - энергия
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v