Принцип Гюйгенса-Френеля. Формула Кирхгофа.

< почти полностью совпадает с 42>

В основе метода волновой оптики лежат принцип Гюйгенса-Френеля. Согласно этому принципу каждый элемент dS поверхности S, до которого в момент времени t дошла волна из точки N, рассматривается как вторичный источник, излучающий элементарную сферическую ЭМВ с волновой поверхностью Δ S.

Огибающая S1этих сферических волн определяет положение волновой поверхности в более поздний момент времени t.

В соответствии с принципом Гюйгенса-Френеля поле в точке наблюдения М представляется как результат наложения элементарных вторичных воля, излученных элементами волновой поверхности. При сложении вторичных волн необходимо в точке наблюдения учитывать их фазу и амплитуду, величина которых зависит от угла φ S. Строгую математическую формулировку принципа Гюйгенса-Френеля представляет формула Кирхгофа

где r – расстояние от точки интегрирования до точки наблюдения М,

n – внешняя нормаль к волновому фронту,

- может быть любой составляющей ЭМП (ESили HS) на поверхности

интегрирования S. Т.к. точные значения величин на поверх-

ности S неизвестны, приходится пользоваться приближенными значе-

ниями. При равномерном распределении тока на раскрыве излучение будет иметь форму типа sinx/x.

44.Метод геометрической оптики.

Геометрическая оптика соответствует тому случаю, когда, отвлекаясь от волнового характера поля, рассматриваются только направления лучей. Применение правил геометрической оптики в качестве приближения при решении дифракционной задачи закономерно в тех случаях, когда кривизна поверхности препятствия мала или размеры объекта дифракции значительно превышают длину волны.

В силу приближенности геометрического метода полученные результаты не дают верного представления о характере волн на границе тени.

В действительности эта граница не является резкой: в ее области наблюдается сложное колеблющееся распределение интенсивности поля по координате φ. Для весьма коротких волн указанная область становится пренебрежимо малой, а с удлинением волны она быстро увеличивается, видоизменяя поле во всем пространстве. Тогда диаграмма интенсивности рассеянного препятствием поля, рассчитанная методом геометрической оптики, может резко отличаться от действительной.

Нормированная ДН рассеянного цилиндром поля в прямоугольной СК (а) и в полярной СК(б):

сплошная кривая – ДН, рассчитанная строгим методом,

пунктирная кривая – ДН, рассчитанная методом геометрической оптики.

45.Угол Брюстера.

Закон Брюстера — закон оптики, выражающий связь показателей преломления двух диэлектриков с таким углом падения света, при котором свет, отражённый от границы раздела диэлектриков, будет полностью поляризованным в плоскости, перпендикулярной плоскости падения. При этом преломлённый луч частично поляризуется в плоскости падения, и его поляризация достигает наибольшего значения (но не 100 %, поскольку от границы отразится лишь часть света, поляризованного перпендикулярно к плоскости падения, а оставшаяся часть войдёт в состав преломлённого луча). Угол падения, при котором отражённый луч полностью поляризован, называется углом Брюстера. При падении под углом Брюстера отражённый и преломлённый лучи взаимно перпендикулярны.

46.Закон полного внутреннего отражения.

Вну́ треннее отраже́ ние — явление отражения электромагнитных или звуковых волн от границы раздела двух сред при условии, что волна падает из среды, где скорость ее распространения меньше (это соответствует бо́ льшему показателю преломления).

Неполное внутреннее отражение — внутреннее отражение, при условии, что угол падения меньше критического угла. В этом случае луч раздваивается на преломлённый и отражённый.

Полное внутреннее отражение — внутреннее отражение, при условии, что угол падения превосходит некоторый критический угол. При этом падающая волна отражается полностью.

Пусть абсолютный показатель преломления первой среды больше, чем абсолютный показатель преломления второй среды

, то есть первая среда оптически более плотная.

Здесь абсолютные показатели сред соответственно равны:

Тогда, если направить луч света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную среду,
то по мере увеличения угла падения преломленный луч будет приближаться к границе раздела двух сред (рис.1), затем пойдет по границе раздела (рис.2), а при дальнейшем увеличении угла падения преломленный луч исчезнет, т.е. падающий луч будет полностью отражаться границей раздела двух сред (рис.3)).

Предельный угол (альфа нулевое)– это угол падения, которому соответствует угол преломления 90 градусов.

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 Следующая ⇒