Физика для школьников старших классов и поступающих - Яворский Б.М.
ISBN 5-7107-9384-1
Скачать (прямая ссылка):
Ультрафиолетовым излучением (УФ) называется электромагнитное излучение с длинами волн в вакууме от 380 до 10 нм.
4°. Рентгеновским излучением, или рентгеновскими лучами, называется электромагнитное излучение, которое возникает при взаимодействии заряженных частиц и фотонов (V.6.1.40) с атомами вещества и характеризуется длинами волн в вакууме, лежащими в широком диапазоне с условными
границами от 10—100 нм до 0,01—1 пм (1 пм = IO-12 м).
Гамма-излучением, или гамма-лучами, называется электромагнитное излучение с длинами волн в вакууме менее 0,1 нм, которое испускается возбужденными атомными ядрами при радиоактивных превращениях и ядерных реакциях, а также возникает при распаде частиц, аннигиляции пар «частица— античастица» (VIII.2.1.7°) и других процессах.
§ IV.4.5. Отражение и преломление электромагнитных волн на границе раздела двух диэлектрических сред
1°. Показателем преломления (абсолютным показателем преломления) среды называется величина п, равная отношению скорости с электромагнитных волн в вакууме к их фазовой скорости V в среде: п = c/v. Из IV.4.1.30 следует, что п =
= Jtyk, где є и ц — относительные диэлектрическая и магнитная проницаемости среды. Для среды, не обладающей ферромагнитными свойствами, |х « 1 и n ~ Je .
Относительным показателем преломления двух сред (второй среды по отношению к первой) называется величина п21, равная отношению показателей преломления этих сред:
Ti21 = я2/п1. Для неферромагнитных сред n2j = Je2Ze1 .
434
ГЛ. IV.4. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ
Рис. IV.4.5
2°. Электромагнитная волна, падая на границу раздела двух сред, частично отражается от поверхности раздела, а частично преломляется, переходя во вторую среду. На рис.
IV.4.5 линия AB — плоская граница раздела сред. Лучи It 1' та. 2 характеризуют направления распространения падающей, отраженной и преломленной плоских волн. Они называются соответственно падающим лучом, отраженным лучом и преломленным лучом, а углы между ними и перпендикуляром аЪ к поверхности раздела сред, проведенным в точке падения О, называются: і — угол падения, і' — угол отражения, г — угол преломления.
Плоскостью падения называется плоскость, проходящая через падающий луч и перпендикуляр к поверхности раздела сред в точке падения.
3°. Закономерности отражения и преломления электромагнитных волн на поверхности раздела двух диэлектрических сред можно получить, исходя из граничных условий для электромагнитного поля (111.14.5.4°). В первой среде на поле падающей волны (E0, H0) накладывается поле отраженной волны (EotP, Hotp). Bo второй среде имеется поле только преломленной
(проходящей в эту среду) волны (Епр, Hnp). Поэтому граничные условия имеют вид (предполагается, что Jx2 = = 1)
J5O + Дотр = ?ПР> Єі(?0 + J5OTP) = е2Е%Р.
но + #отр = Я“Р, Hl +Н™P = Я°Р .
Здесь Ext Hx и Ent Hn — проекции векторов E и H соответственно на касательную плоскость и нормаль к границе раздела сред. Из этих соотношений вытекает, что при падении на гладкую плоскую поверхность раздела сред плоской монохроматической волны выполняются (независимо от характера поляризации этой волны) следующие законы:
а) отраженная и преломленная волны также являются монохроматическими волнами той же частоты, что и падающая;
б) закон отражения — отраженный луч лежит в плоскости падения, причем угол отражения равен углу падения (і' = і);
§ IV.4.5. ЯВЛЕНИЯ НА ГРАНИЦЕ ДВУХ СРЕД
435
в) закон преломления — преломленный луч лежит в плоскости падения, а угол преломления связан с углом падения соотношением
“ = п21 (закон Снеллиуса).
4°. С помощью граничных условий (п. 3°) можно также найти соотношения между фазами, амплитудами и интенсивностями падающей, отраженной и преломленной монохроматических волн. Для этого достаточно согласно IV.4.1.80 знать указанные соотношения для линейно поляризованных волн двух типов: p-волны, вектор E = Ep которой лежит в плоскости падения, а вектор H = Hp перпендикулярен к ней (рис. IV.4.6), и s-волны, вектор E = Es которой перпендикулярен плоскости падения, а вектор H = Hs лежит в ней (рис. IV.4.7).
Связь между амплитудами колебаний вектора E в падающей (А0), отраженной (Аотр) и преломленной (Anp) волнах в случае р- и s-волн выражается формулами Френеля:
Аотр = _AoMlzl)' дпр = п 2costsinr____________
р ptg(j + r)’ р ^sin(i + r)cos(i-r)’
AfP
А?
2 cosіsin г
"esin(i + r)’ sin(i + r)
В частности, при нормальном падении волн на поверхность
раздела сред (і = г = 0)
АГ --АРП
Пгі-1
21
+ I
, А“е = А°
Pn21 + I •
Рис. IV.4.6
Рис. IV.4.7
436
ГЛ. IV.4. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ
nPi-I 2
Лотр = ~AsZ---TT > а?р=а.°
W2I + 1 8 s /1-21 1
В формулах Френеля А° и А® — величины положительные, а А“р и А°р при любых возможных значениях угла падения и угла преломления также положительны, что свидетельствует о совпадении фаз преломленной и падающей волн. Величины А°тP и А°тр могут быть как отрицательными, так и положительными. В первом случае, изображенном на рис.
