4.2.1. Відбивання і заломлення світла на межі розділу двох діелектриків. Формули Френеля.

Закон прямолінійного поширення світла: світло в однорідному середовищі поширюється по прямій лінії.

Закон незалежності поширення світлових пучків: зустрічаючись в просторі два або більше світлових пучків, що поширюються в різних напрямках, не впливають один на одного.

З акон відбивання світла: падаючий і відбитий промені та нормаль до відбиваючої поверхні в точці падіння лежать в одній площині, причому

_{де r – кут падіння, r1 – кут відбивання.}

Закон заломлення світла: падаючий і залом­лений промені та нормаль до поверхні поділу в точці падіння лежать в одній площині, причому

.

Формули Френеля: Розглянемо неполяризоване світло, яке можна розкласти на дві монохроматичні хвилі, які поширюються в одному і тому ж напрямку з однаковою фазовою швидкістю, але поляризовані в двох взаємно перпендикулярних напрямках : - коливання електричного вектора лежить в площині падіння (паралельна компонента); - коливання електричного вектора лежить в площині, перпендикулярній до площини падіння (перпендикулярна компонента).

1. - амплітуда відбитої хвилі

- амплітуда заломленої хвилі.

, - коефіцієнти відбиття і пропускання.

2. - амплітуда відбитої хвилі

- амплітуда заломленої хвилі.

, - коефіцієнти відбиття і пропускання.

На основі аналізу цих формул можна отримати інформацію про співвідношення між фазами падаючої, відбитої і заломленої хвиль, в залежності від кута падіння і показників заломлення.

4.2.2 Дисперсія. Нормальна і аномальна дисперсія. Електронна теорія дисперсії світ­ла. Поглинання світла. Фазова і групова швидкості світла.

Д исперсією світла наз явище, що зумовлює залежність показника заломлення від довжини хвилі світла, тобто n=f(λ ) (1) .Дисперсією речовини наз величину, яка показує як швидко змінюється n із зміною λ. Для всіх прозорих речовин залежність n(λ) має слідуючий характер. Із збільшенням λ, n зменшується. Чим менше λ швидше росте n, це означає, що сильніше заломлюються короткі хвилі. Саме цей факт дав можливість розкласти біле світло в спектр. Через скляну призму пропускають біле світло на екрані утворюється спектр.

Здебільшого показник заломлення зростає при збільшенні частоти. Це зростання називають нормальною дисперсією . Аномальна дисперсія  — зменшення показника заломлення при збільшенні частоти .

При проходженні світла ч/з речовину виникає коливання атомів і молекул. Це приводить до втрат енергії світлової хвилі. Ця енергія іде сама на збудження ел, щоправда ці ел випромінюють вторинні ел маг хвилі які накладаючись дають заломлену хвилю. Ен. ел. маг. хв. переходить в теплову , хімічну, електричну. Це приводить до зміни фази поглинання, яка зумовлює дисперсію, а також до зміни амплітуди колив., що призводить до поглинання. Точніше під поглинанням розуміють втрату енергії св хв, яка проходить ч/з речовину в насл перетворення в інші види внутр енергії. Світло яке проходить ч/з речовину втрачає свою інтенс. Ламберт і Бугер теоретично отримали формулу поглинан світла. , - закон Бугера –Ламберта де α-коефіціент пропорційності, dx-нескін тонкий шар, I₀- початкова інтенсивність. Якщо вибрати товщину шару речовини Отже коеф поглинання дорів оберненій величині товщини шару, в якому інтенс світла зменшується в е разів.

Фазова і групова швидкість.

Нехай маємо св хвилю Припустимо, що це є плоска хв. -рівняння поверхні рівних фаз. фазова швидкість, υ- швидкість поширення фази. Фазова швидкість –це шв поширення поверхні.

Групова швидкість: нехай в середовищі поширюється декілька св хв і їхні фазові швидкості різні. Під груповою шв розуміють шв поширення амплітуди коливань складного коливного процесу, який виникає при накладанні одне на одного окремих коливань. Припустимо,що група хвиль складається з 2-х хвиль: з довжиною λ та шв υ і д ругої з довжиною λ΄= λ+d λ; і шв υ΄= υ+d υ. В точці А в даний момент і буде розміщений максимум результуючого коливання. Отже для групової швидкості маємо досить просту формулу, яку часто використовують: - шв групової швидкості, де ω-кутова частота коливань, к- хвильовий вектор. Релей показав, що у всіх методах вимірювання шв світла ми використав не фазову, а групову шв.Оскільки групова шв u- характарізує поширення максимуму амплітуди модульованої хвилі, вона пов̕̕ язана з переносом енергії хвильовим пакетом в просторі і часі і не може перевищувати шв світла у вакуумі, у відповідності із вимогами спец теор відн. Фазова ж шв може і перевищювати шв світла у вакуумі, напр., при поширенні рентгенівських променів, коли n , або при поширенні хв. в іоносфері.