Полная версия

Главная arrow Техника arrow ВВЕДЕНИЕ В РАДИОЭЛЕКТРОНИКУ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Отражение и преломление электромагнитных волн

Отражение электромагнитных волн происходит на границе раздела двух сред, обладающих разными свойствами. Это явление хорошо известно с древних времен. Впервые закон отражения упоминается в работах Евклида[1],. Широко распространенная формулировка «угол падения равен углу отражения» не вполне точна, но, тем не менее, передает основное содержание закона. На рис. 5.2 приведена иллюстрация отражения луча от зеркальной поверхности.

Закон отражения является следствием действия принципа, сформулированного П. Ферма[2]. Согласно этому принципу луч света должен двигаться из начальной точки в конечную так, чтобы достичь её за минимально возможное время.

Геометрии отражении волн

Рис. 5.2. Геометрии отражении волн

Закон отражения справедлив не только для зеркальных поверхностей, но и для границы двух сред, частично отражающей свет. Однако в этом случае, он не дает никаких сведений об интенсивности отражённого света.

Преломление электромагнитных волн происходит при прохождении ими границы раздела двух сред. Свое название явление получило от наблюдаемого изменения хода луча света после пересечения им границы раздела (см. рис. 5.3).

Геометрия отражения и преломления волн

Рис. 5.3. Геометрия отражения и преломления волн

Закон преломления был установлен экспериментально в 1621 г. В. Снеллом1, но был опубликован только после его смерти. Закон утверждает, что при любом угле падения луча на границу раздела двух сред отношение

является постоянной величиной, зависящей только от свойств граничащих сред. Это позволило ввести понятие показателя преломления п , с использованием которого этот закон записывается в следующем виде2:

Виллеброрд Снелл (нидерл. Willebrord Snel van Royen, 1580-1626) - голландский математик, физик и астроном. Известен также под латинизированным именем Снеллиус.

2 Этот закон также является следствием принципа Ферма. Попробуйте его вывести, используя это принцип.

Угол преломления меньше угла падения, если я, < п2 (рис.

5.3,а) , например, при падении луча из воздуха на поверхность воды.

Если же , то (рис. 5.3,6). В этом случае

при некотором угле падения преломленный луч скользит по границе раздела и энергия нс покидает первую среду. Следовательно, коэффициент отражения становится равным единице. Это явление получило название явления полного внутреннего отражения. Область существования явления полного внутреннего отражения определяется соотношением

В 1637 г вышел в свет труд Р.Декарта[3] «Диоптрика», где излагается идея эфира, как переносчика света, дается теоретическое доказательство закона преломления, которое было высказано им еще в 1630 году.

Описание законов отражения и преломления с принципиально отличающихся физических позиций было дано И. Ньютоном[4] и X. Гюйгенсом[5].

  • [1] Евклид (ок. 365-ок. 300 до н. э.) - древнегреческий математик. Работал вАлександрии в III веке до новой эры. Главный труд «Начала» (15 книг), которыйсодержит изложение планиметрии, стереометрии и ряда вопросов теории чисел,алгебры, метода определения площадей и объемов.
  • [2] Пьер де Ферма (фр. Pierre de Fermat, 1601-1665) - французский математик,один из создателей аналитической геометрии, математического анализа, теориивероятностей и теории чисел. Наиболее известен формулировкой «Великой теоремы Ферма». Принцип Ферма является частным случаем более общего экстремального физического принципа, согласно которого: «Система ведёт себя таким образом, чтобы некоторая величина принимала минимальное (реже: максимальное) возможное значение».
  • [3] Рейс Дскар г (фр. Ren Descartes, лат. Renatus Cartesius - Картезий, 1596-1650)- французский математик, философ, физик и физиолог, создатель аналитическойгеометрии и современной алгебраической символики, автор метода радикального сомнения в философии, механицизма в физике.
  • [4] Сэр Исаак Ньютон (англ. Sir Isaac Newton, 1642-1727) великий британскийфизик, математик и астроном. Автор фундаментального труда «Математическиеначала натуральной философии», в котором он описал закон всемирного тяготения и так называемые Законы Ньютона, заложившие основы классической механики. Разработал дифференциальное и интегральное исчисление, теориюцветности и многие другие математические и физические теории.
  • [5] Христиан Гюйгенс фон Цюйлихен (нидерл. Christiaan tfuygens, 1629-1695) -голландский математик, физик, астроном и изобретатель.
 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>