الانعكاس والانكسار والتشتت
عند السطوح البينية، تنعكس الموجات الكهرومغناطيسية وتنكسر وفقًا لمعادلات فرينل، وفي الأوساط تختلف سرعتها باختلاف التردد، مما يسبب التشتت.
Definition
دراسة كيفية انقسام الموجات الكهرومغناطيسية إلى أجزاء منعكسة ومنتقلة عند سطح بيني، وتحكمها استمرارية المجالات، وكيف تعتمد سرعة الموجة ومعامل الانكسار على التردد، مما ينتج عنه التشتت وفصل سرعات الطور والمجموعة.
Scope
يغطي هذا الموضوع سلوك الموجات الكهرومغناطيسية عند الحدود الفاصلة بين الأوساط: قوانين الانعكاس والانكسار (قانون سنيل)، ومعادلات فرينل للسعات والشدات، وزاوية بروستر والانعكاس الكلي الداخلي، واعتماد معامل الانكسار على التردد (التشتت) مع ما يرتبط بذلك من سرعات الطور والمجموعة والامتصاص. ويربط هذا الموضوع البصريات العيانية للأسطح البينية بالشروط الحدية الكهرومغناطيسية.
Core questions
- كيف يتم تحديد اتجاهات وسعات الموجات المنعكسة والمنكسرة؟
- ما هي زاوية بروستر والانعكاس الكلي الداخلي؟
- لماذا يعتمد معامل الانكسار على التردد، وما هو التشتت؟
Key concepts
- قانون سنيل
- معادلات فرينل
- زاوية بروستر
- الانعكاس الكلي الداخلي
- معامل الانكسار
- التشتت
- سرعة الطور
- سرعة المجموعة
Key theories
- معادلات فرينل وقانون سنيل
- مطابقة المجالات عبر السطح البيني تعطي قانون سنيل لزاوية الانكسار ومعادلات فرينل للسعات المنعكسة والمنتقلة، بما في ذلك التأثيرات المعتمدة على الاستقطاب مثل زاوية بروستر.
- التشتت ومعامل الانكسار المعتمد على التردد
- نظرًا لأن استجابة الوسط تعتمد على التردد، فإن معامل الانكسار وسرعة الموجة يختلفان باختلاف التردد، مما يفصل سرعة الطور عن سرعة المجموعة وينتج عنه التشتت والامتصاص المعتمد على التردد.
Clinical relevance
تحكم هذه المبادئ العدسات، والمواشير، والطلاءات المضادة للانعكاس، والألياف البصرية التي تعتمد على الانعكاس الكلي الداخلي، وإدارة التشتت في الاتصالات، والتحليل الطيفي المستخدم في جميع مجالات العلوم والطب.
History
تأسس قانون سنيل للانكسار في القرن السابع عشر، واشتق فرينل علاقات السعة من نظرية الموجات في عشرينيات القرن التاسع عشر. حدد بروستر الزاوية المستقطبة، وتم تفسير التشتت كهرومغناطيسيًا بمجرد فهم اعتماد استجابة الوسط على التردد.
Key figures
- Augustin-Jean Fresnel
- Willebrord Snellius
- David Brewster
Related topics
Seminal works
- born1999
- jackson1998
Frequently asked questions
- لماذا يقسم المنشور الضوء الأبيض إلى ألوان؟
- يختلف معامل انكسار الزجاج باختلاف التردد (التشتت)، لذلك تنكسر الألوان المختلفة بزوايا مختلفة عند أسطح المنشور وتخرج على مسارات منفصلة.
- ما هو الانعكاس الكلي الداخلي؟
- عندما تنتقل موجة من وسط أكثر كثافة إلى وسط أقل كثافة بزاوية تتجاوز الزاوية الحرجة، لا ينتقل أي ضوء وينعكس كله؛ وهذا يحبس الضوء داخل الألياف البصرية.