Отражение электромагнитных волн

Видимый свет. Электромагнитная волна отражается стеклом (возьмем зеркало). Будут ли все другие волны электромагнитного спектра отражаться таким же образом нашим простым зеркалом... Для очень интенсивных рентгеновских и гамма-лучей предположим, что зеркало более сильное, чтобы оно могло сопротивляться не менее 30 секунд . Что ж, если бы зеркало отражало, то были бы электромагнитные волны одинаковыми после нескольких (примерно 30) отражений?

(При каждом отражении фотоны рассеиваются в разные стороны... Останутся ли интенсивность и энергия электромагнитных волн одинаковыми?)

Ответы (4)

Металл (читай зеркало) ведет себя совершенно по-разному в зависимости от того, выше или ниже частота падающего света на частоту плазмона.

  • если частота ниже частоты плазмона, электроны движутся, чтобы экранировать электрическое поле. Это дает приближенное граничное условие Е | граница "=" 0 и, таким образом, к размышлению.

  • если частота выше частоты плазмона, то электроны не могут двигаться (из-за своей инерции) и волна по сути просто проходит (как в обычном диэлектрике).

Поскольку частота плазмона для типичных металлов составляет около 10 15 Гц видимый свет отражается и Икс -луч передается.

То, что я объяснял, является результатом так называемой модели Jellium. В этой модели заряд ионов равномерно распределен по всему металлу. В действительности ионы образуют кристалл, который приводит к дифракции, но не к полному отражению.
Уважаемый @Fabian, я знаю, что этот пост устарел, но не могли бы вы дать некоторые пояснения? «если частота ниже частоты плазмона, электроны движутся, чтобы экранировать электрическое поле». Как происходит скрининг (физически)? Следующий пункт: «если частота выше частоты плазмона, то электроны не могут двигаться». Но если частота падающей волны выше частоты плазмона, плазмоны могут быть возбуждены. Какой смысл возбуждать плазмоны, если электроны не могут двигаться? Я думал, что это колебания свободного электронного газа, которые в основном являются плазмонными модами.

Отражение рентгеновских или гамма-лучей на обычном зеркале будет резко отличаться от отражения видимого света, поскольку длина волны X/гамма сравнима или меньше типичного расстояния между соседними атомами зеркала, поэтому дифракция будет очень важна. .

Трудно дать краткий ответ для произвольной длины волны, но при большей длине волны (чем для видимого света) отражение будет подобно отражению видимого света, если глубина скин-слоя меньше толщины металлического покрытия зеркала, но Я могу пропустить некоторые другие предостережения здесь.

Электромагнитная волна, достигая границы раздела, частично отражается, частично преломляется. Доля света, которая преломляется, то есть коэффициент пропускания, и доля, которая отражается, то есть коэффициент отражения, зависят от ряда факторов:

  • показатели преломления обеих сред,
  • угол падения и
  • поляризация света.

Хотя частота электромагнитной волны не появляется здесь явно, она неявно проявляется через показатель преломления, который зависит от частоты, явление, известное как дисперсия .

После того, как вы определили показатели преломления вашей среды для заданной частоты, все, что вам нужно, это уравнения Френеля, чтобы выяснить, что происходит с вашими волнами. При каждом отражении будет отражаться только часть падающего света, и эта доля будет разной для разных поляризаций. Так что свет после первого отражения будет менее сильным и поляризован иначе, чем до отражения, а различия будут накапливаться после нескольких отражений.

Кроме того, если ваши отражения не изолированы, а происходят между параллельными поверхностями, у вас может возникнуть интерференция между различными падающими, преломленными и отраженными лучами, что приведет к дополнительной зависимости результата от длины волны. Это то, что делает мыльные пузыри радужными, например.

На самом деле нет более короткого ответа на ваш вопрос, чем: узнайте, каков показатель преломления для выбранной вами частоты, проработайте детали, узнайте, что происходит...

Как радиоинженер отвечу. Когда волна попадает в отражатель, возникает ситуация, называемая «стоячими волнами». Эффект этого заключается в подавлении или частичном подавлении фронта встречной волны, поскольку фаза отраженной волны часто бывает противоположной. При радиопередаче мы стараемся избегать «стоячей волны», поскольку это означает, что на антенну передается меньше нашей мощности. Обычные измерения обычно задаются как КСВ (коэффициент стоячей волны). Высокий коэффициент стоячей волны может повредить наше передающее оборудование.