Refleksi dan Persamaan Fresnel

Persamaan Fresnel memberikan fraksi cahaya yang dipantulkan dan ditransmisikan pada suatu antarmuka sebagai fungsi polarisasi dan sudut datang.

Definition

Serangkaian hubungan, yang diturunkan dari kondisi batas elektromagnetik, yang menentukan amplitudo dan fasa gelombang pantul dan transmisi pada suatu antarmuka untuk setiap polarisasi dan sudut datang.

Scope

Topik ini mencakup apa yang terjadi pada cahaya di batas antara dua medium. Ini mencakup penurunan koefisien refleksi dan transmisi amplitudo dari kondisi batas pada medan elektromagnetik, perilaku terpisah dari dua komponen polarisasi sejajar dan tegak lurus terhadap bidang datang, reflektansi dan transmitansi dalam intensitas, sudut Brewster di mana gelombang pantul terpolarisasi penuh, refleksi internal total dan gelombang evanesen serta pergeseran fasa yang menyertainya, dan kasus khusus insiden normal. Ini menghubungkan polarisasi dengan fenomena refleksi sehari-hari.

Core questions

• Berapa fraksi cahaya yang dipantulkan pada suatu antarmuka dan bagaimana ketergantungannya pada sudut?
• Mengapa kedua komponen polarisasi memantul secara berbeda?
• Apa itu sudut Brewster dan mengapa cahaya pantul di sana terpolarisasi penuh?
• Apa yang terjadi pada dan di luar sudut refleksi internal total?

Key concepts

• Persamaan Fresnel
• koefisien refleksi
• koefisien transmisi
• reflektansi dan transmitansi
• bidang datang
• sudut Brewster
• refleksi internal total
• gelombang evanesen

Key theories

Koefisien refleksi dan transmisi Fresnel

Penerapan kontinuitas medan listrik dan magnet tangensial pada suatu antarmuka menghasilkan persamaan Fresnel, memberikan koefisien refleksi dan transmisi amplitudo untuk polarisasi paralel dan tegak lurus sebagai fungsi sudut datang dan indeks bias.

Sudut Brewster dan polarisasi pada refleksi

Pada sudut Brewster, refleksi terpolarisasi paralel menghilang, sehingga cahaya pantul sepenuhnya terpolarisasi tegak lurus; ini mengikuti langsung dari persamaan Fresnel dan menjelaskan polarisasi silau.

Clinical relevance

Refleksi Fresnel mengatur cahaya yang hilang pada permukaan lensa, serat, dan antarmuka jaringan dalam sistem optik medis, memotivasi lapisan anti-refleksi dan pencocokan indeks, sementara refleksi internal total mendasari endoskop serat optik dan biosensor tertentu.

History

Fresnel menurunkan rumus refleksi dan transmisinya pada awal tahun 1820-an dari teori gelombang transversal cahayanya, menjelaskan perubahan polarisasi yang diamati Malus dan Brewster pada refleksi. Teori elektromagnetik Maxwell kemudian memberikan penurunan yang ketat dari kondisi batas pada medan.

Key figures

• Augustin-Jean Fresnel
• David Brewster
• James Clerk Maxwell

Seminal works

• hecht2017
• bornwolf1999

Frequently asked questions

Mengapa silau dari air atau jalan terpolarisasi?

Cahaya yang memantul di dekat sudut Brewster sangat tertekan untuk polarisasi di bidang datang, meninggalkan silau pantul yang sebagian besar terpolarisasi sejajar dengan permukaan, yang kemudian dapat diblokir oleh filter polarisasi.

Apakah refleksi internal total kehilangan cahaya ke medium kedua?

Tidak ada energi yang ditransmisikan secara rata-rata, tetapi medan tidak berhenti secara tiba-tiba di batas; gelombang evanesen menembus sebagian kecil panjang gelombang ke dalam medium kedua sebelum meluruh, yang dimanfaatkan dalam aplikasi penginderaan dan penggandengan.