границе двух диэлектриков

Пусть диэлектрик, в котором распространяется падающая волна, характеризуется диэлектрической проницаемостью , а второй диэлектрик – . Считаем, что . Опыт показывает, что в этом случае, кроме распространяющейся во втором диэлектрике плоской преломлённой волны, возникает плоская отражённая волна, распространяющаяся в 1-ом диэлектрике.

волновой вектор падающей волны;

волновой вектор отражённой волны;

волновой вектор преломлённой волны.

Плоскость, в которой лежат векторы и , называется плоскостью падения волны. Из соображений симметрии ясно, что векторы и могут лежать лишь в плоскости падения.

В первой среде на поле падающей волны ( ) накладывается поле отражённой волны ( ), а во второй среде имеется поле только преломлённой волны ( ).

Анализ показывает, что при падении на гладкую плоскую поверхность раздела двух сред плоской монохроматической волны, выполняются (независимо от характера поляризации этой волны) следующие законы отражения и преломления электромагнитных волн:

1. Отражённая и преломлённая волны также являются монохроматическими волнами той же частоты, что и падающая. Вектор всегда сонаправлен с вектором . Оба вектора колеблются синфазно. При прохождении через границу раздела фаза не претерпевает скачок.

2. Закон отражения – отражённый луч лежит в плоскости падения, причём угол отражения равен углу падения

.

3. Закон преломления – преломлённый луч лежит в плоскости падения, а угол преломления связан с углом падения соотношением

(или ).

При переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную луч удаляется от нормали к поверхности раздела сред. Увеличение угла падения сопровождается более быстрым ростом угла преломления и по достижении углом предельного значения

при .

Энергия, которую несёт с собой падающий луч, распределяется между отражённым и преломлённым лучами. По мере увеличения угла интенсивность отражённого луча растёт, а интенсивность преломлённого луча убывает, обращаясь в нуль при предельном угле. При световая волна проникает во вторую среду на расстояние и затем возвращается в 1-ую среду. Это явление называется полным внутренним отражением.

При отражении световой волны от границы раздела среды, оптически менее плотной, со средой, оптически более плотной ( ), фаза колебаний светового вектора скачком претерпевает изменения на . При отражении от границы раздела среды, оптически более плотной, со средой, оптически менее плотной ( ), такого изменения фазы колебаний не происходит.

Интенсивность падающей волны равна сумме интенсивностей отражённой и преломлённой волн (закон сохранения энергии)

.

Коэффициент отражения -

.

Коэффициент пропускания -

.

Легко убедиться, что .

Угол падения, при котором отражённый и преломлённый лучи взаимно перпендикулярны, называется углом Брюстера . .