Віддзеркалення світла - це

явище, яке полягає в тому, що при падінні світла (оптичного випромінювання) з першої середовища на кордон розділу з другої середовищем вз-ствие світла з в-вом призводить до появи світлової хвилі. розповсюджується від кордону розділу назад в першу середу. При цьому принаймні перша середа повинна бути прозора для падаючого і відбитого випромінювання. Несамосветящіеся тіла стають видимими внаслідок О. с. від їх поверхонь.

Просторів. розподіл інтенсивності відбитого світла визначається відношенням розмірів нерівностей поверхні (межі розділу) до довжини хвилі l падаючого випромінювання. Якщо нерівності малі в порівнянні з l, має місце правильне, або дзеркальне, О. с. Коли розміри нерівностей порівнянні з l або перевищують її (шорсткі поверхні, матові поверхні) і розташування нерівностей безладно, О. с. дифузно. Можливо також змішане О. с. при к-ром частина падаючого випромінювання відбивається дзеркально, а частина - дифузно. Якщо ж нерівності з розмірами = l і більш розташовані регулярно, розподіл відбитого світла має особливий хар-р, близький до нинішнього при О. с. від дифракційної решітки. О. с. тісно пов'язане з явищами заломлення світла (при повній або неповній прозорості відображає середовища) і поглинання світла (при її неповній прозорості або непрозорості).

Дзеркальне О. с. відрізняє потужність. зв'язок положень падаючого і відбитого променів: 1) відбитий промінь лежить в площині, що проходить через падаючий промінь і нормаль до поверхні, що відбиває; 2) кут відображення y дорівнює куту падіння j (рис. 1).

Інтенсивність відбитого світла (що характеризується відображення коефіцієнтом) залежить від j і поляризації падаючого пучка променів, а також від співвідношення заломлення показників n2 і n1 другій і першій середовищ. Для середовища, що відображає - діелектрика цю залежність кількісно виражають Френеля формули. З них, зокрема, випливає, що при падінні світла по нормалі до поверхні коефіцієнта відбиття не залежить від поляризації падаючого пучка і дорівнює (n2-n1) 2 / (n2 + n1) 2; в дуже важливому окремому випадку нормального падіння з повітря або скла на кордон їх розділу (nвозд = 1,0; Nст = 1,5) він становить »4%.

Мал. 1. Віддзеркалення світла: N - нормаль до поверхні, що відбиває (межі поділу); j - кут падіння; y -кут відображення (j = y); ЕP. Rp. Es, RS- компоненти амплітуд електричні. вектора падаючої і відображеної хвиль. Стрілками показані вибрані позитивні напрямки амплітуд коливань.

Хар-р поляризації відбитого світла змінюється зі зміною j і різний для компонент падаючого світла, поляризованих паралельно (p-компонента) і перпендикулярно (s-компонента) площині падіння (рис. 2).

Віддзеркалення світла - це

Мал. 2. Залежність від кута падіння j коефіцієнтів відбиття rp і rs складових падаючої хвилі, поляризованих соотв. паралельно і перпендикулярно площині падіння. Криві 1 відносяться до випадку n2 / n1 = 1,52 (верхня шкала j), криві 2-к нагоди na / n1 = 9 (нижня шкала j).

При кутах j, рівних т. Н. розі Брюстера (див. Брюстера ЗАКОН), відбите світло стає повністю поляризованим перпендикулярно площині падіння (р-складова падаючого світла повністю заломлюється в відображатиме середу). Цю особливість дзеркального О. с. використовують в ряді поляризаційних приладів. При j, великих, ніж кут Брюстера, коеф. відбиття від діелектриків зростає із збільшенням j, прагнучи в межі до одиниці, незалежно від поляризації падаючого світла. При дзеркальному О. с. як випливає з ф-л Френеля, фаза відбитого світла в загальному випадку стрибкоподібно змінюється. Якщо j = 0 (світло падає нормально до кордону розділу), то при n2> n1 фаза відбитої хвилі зсувається на p, при n2

- вознікновеніевторічних світлових хвиль, що поширюються від кордону розділу двох середовищ "назад" в першу середу, з до-рій спочатку падало світло. При цьому крайнього заходу перша середа повинна бути прозора для падаючого і отражаемогоізлученій. Несамосветящіеся тіла стають видимими внаслідок О. с. отих поверхонь.
Просторів. розподіл інтенсівностіотражённого світла залежить від співвідношення між розмірами нерівностей. поверхні (межі розділу) і довжиною хвилі падающегоізлученія. Якщо h то О. с. спрямоване, або дзеркальне. Коли розміри нерівностей h іліпревишают її (шорсткі, матові поверхні) і розташування неровностейстохастіческое, О. с. - дифузне. Можливо також змішане О. с. прик-ром частина падаючого випромінювання відбивається дзеркально, а частина дифузно. 2. а для кордону повітря-середу

Для прозорих діелектриків (= 0) величина R мала; напр. для кордону повітря - скло (nвозд = 1,00; Nст = 1,52) R = 0,04. При нормальному паденіісвета величина коеф. відображення не залежить від того, з якого середовища, первойілі другий, світло падає на межу поділу. При проходженні плоскою стекляннойпластінкі, к-раю має два кордони, втрачається 8% від падаючої потужності световогопучка, т. Е. Коеф. пропускання прозорої пластинки становить 0,92. Пріраспространеніі світла через систему з т оптич. елементів (пластинок, -5. На практиці реалізоватьсітуацію n i = "2 надзвичайно важко через запереходних поверхневих шарів на кордоні двох середовищ.
В далеких УФ та ІЧ-областях, в яких брало діелектрікіхарактерізуются сильним поглинанням () з'являються дві характерні точки перетину кривих дисперсій гранічащіхсред, для яких брало п 1 = n2. а показник поглощеніядля однієї з цих точок <0,1, а для другой <0,1): напр. для кварцевого стекла вблизи осн. полосы поглощения = 9 мкм величина R = 0,00006; для R = 0,75. На рис. 1 (вверху) изображены дисперсионные кривые для двух "первых" оптически прозрачных сред - воздуха (n1B = 1) и алмаза ( п1а ) и для второй среды n2 в окрестности её полосы поглощения .Для воздуха и второй среды при равенстве n1в n2 (точки 1 и 2 )наблюдается минимум в спектре отражения (рис.1, внизу), когда <0,1 на длине волны Для алмаза и второй среды при равенстве nlaп2 (точки 3 и 4 )минимум в спектре отражения наблюдается надлине волны тоже при малом поглощении (<0,1).
При О. с. відбувається зрушення фаз між амплітудами падаючої і відображеної хвиль. Якщо світло падає по нормалііз повітря на поверхню прозорого діелектрика, величина при зворотному проході світла з діелектрика в повітря = 0. Якщо є поглинання світла. то зрушення фаз відбитого світла прінормальном падінні з повітря визначається з виразу


Віддзеркалення світла - це

Мал. 1. У верхній частині: дисперсійні криві показателяпреломленія повітря, алмазу і середовища n2 в окрестностіполоси поглинання Внизу: спектри відображення кордону середовищ n1 і n2; A - алмаз - іонний кристал, 60 °; B - повітря - іонний кристал, 0 °.

При слабкому поглинанні (<0,1) глубина проникновения света в вещество составляет относительнобольшую величину

,тому зрушення фаз для прозорої і слабо поглинає середовищ практично однаковий.
О. с. від прозорих діелектриків при наклонномпаденіі з урахуванням поділу падаючого пучка на дві рівнозначні компоненти, п 2,
У разі n1

Віддзеркалення світла - це

Мал. 2. Залежність енергетичних коеффіціентовотраженія Rs і Rp від кута падіння для прозорих діелектриків: а) n1 <п2 (воздух - алмаз); б) п1>п2 (алмаз- повітря); в) поглинає середовища (платина. п 2 = 2,00, = 2,03).

При відображенні від оптично менш плотнойсреди (nlп2) розрізняють дві області: до і після критичного. кута = arcsin (п2 / n1), к-рий також зв. угломполного внутр. відображення. при кутах <коэф. отражения Rs и Rp меняются также, как и для предыдущего случая с заменой и п 1 п2 .Т. е. волна, падающая из первой среды на вторую под углом отражается так же, как волна, падающая из второй среды на первую иод углом При углах происходит полное отражение энергии падающего света, т. е. R = 1(рис.2,б). В окрестности происходит резкое изменение коэф. отражения; так, напр. для границы стекло- воздух при отклонении от j кр на 1' R уменьшается до 0,9; последующее изменение угла на 30' приводитк падению R до 0,25. Высокая чувствительность коэф. отражения вблизи широко используется в оптич. приборах - рефрактометрах, предназначенныхдля контроля показателя преломления. Вблизи находится и угол полной поляризации где Rp = 0. При полном внутр. отражении р- и s- компонентыволны претерпевают скачки фаз и к-рыеопределяются соотношением

Схожі статті