بازتاب، شکست، و پاشندگی
در فصل مشترکها، امواج الکترومغناطیسی طبق معادلات فرنل بازتاب و شکست پیدا میکنند و در محیطها سرعت آنها با فرکانس تغییر میکند که باعث پاشندگی میشود.
Definition
مطالعه چگونگی تقسیم امواج الکترومغناطیسی به بخشهای بازتابیده و عبوری در یک فصل مشترک، که توسط پیوستگی میدانها کنترل میشود، و چگونگی وابستگی سرعت موج و ضریب شکست به فرکانس، که باعث پاشندگی و جداسازی سرعتهای فاز و گروه میشود.
Scope
این موضوع به بررسی رفتار امواج الکترومغناطیسی در مرز بین محیطها میپردازد: قوانین بازتاب و شکست (قانون اسنل)، معادلات فرنل برای دامنهها و شدتها، زاویه بروستر و بازتاب کلی داخلی، و وابستگی ضریب شکست به فرکانس (پاشندگی) همراه با سرعتهای فاز و گروه مرتبط و جذب. این موضوع اپتیک ماکروسکوپی فصل مشترکها را به شرایط مرزی الکترومغناطیسی مرتبط میکند.
Core questions
- چگونه جهتها و دامنههای امواج بازتابیده و شکسته تعیین میشوند؟
- زاویه بروستر و بازتاب کلی داخلی چیستند؟
- چرا ضریب شکست به فرکانس بستگی دارد و پاشندگی چیست؟
Key concepts
- قانون اسنل
- معادلات فرنل
- زاویه بروستر
- بازتاب کلی داخلی
- ضریب شکست
- پاشندگی
- سرعت فاز
- سرعت گروه
Key theories
- معادلات فرنل و قانون اسنل
- تطبیق میدانها در یک فصل مشترک، قانون اسنل را برای زاویه شکست و معادلات فرنل را برای دامنههای بازتابیده و عبوری، از جمله اثرات وابسته به قطبش مانند زاویه بروستر، به دست میدهد.
- پاشندگی و شاخص وابسته به فرکانس
- از آنجا که پاسخ یک محیط به فرکانس بستگی دارد، ضریب شکست و سرعت موج با فرکانس تغییر میکند، که باعث جداسازی سرعت فاز و گروه و ایجاد پاشندگی و جذب وابسته به فرکانس میشود.
Clinical relevance
این اصول بر لنزها، منشورها، پوششهای ضد بازتاب، فیبرهای نوری متکی بر بازتاب کلی داخلی، مدیریت پاشندگی در ارتباطات، و تحلیل طیفسنجی که در سراسر علم و پزشکی استفاده میشود، حاکم است.
History
قانون شکست اسنل در قرن هفدهم میلادی تدوین شد و فرنل روابط دامنه را از نظریه موج در دهه ۱۸۲۰ استخراج کرد. بروستر زاویه قطبش را شناسایی کرد و پاشندگی به صورت الکترومغناطیسی توضیح داده شد، پس از آنکه وابستگی پاسخ یک محیط به فرکانس درک شد.
Key figures
- Augustin-Jean Fresnel
- Willebrord Snellius
- David Brewster
Related topics
Seminal works
- born1999
- jackson1998
Frequently asked questions
- چرا یک منشور نور سفید را به رنگها تجزیه میکند؟
- ضریب شکست شیشه با فرکانس (پاشندگی) تغییر میکند، بنابراین رنگهای مختلف با زوایای متفاوتی در سطوح منشور شکسته میشوند و در مسیرهای جداگانه خارج میشوند.
- بازتاب کلی داخلی چیست؟
- هنگامی که یک موج از یک محیط چگالتر به یک محیط کمچگالتر با زاویهای فراتر از زاویه بحرانی حرکت میکند، هیچ نوری عبور نمیکند و تمام آن بازتاب مییابد؛ این پدیده نور را در فیبرهای نوری محبوس میکند.