Yansıma, Kırılma ve Saçılma
Arayüzeylerde elektromanyetik dalgalar Fresnel denklemlerine göre yansır ve kırılır; ortamlarda ise hızları frekansa bağlı olarak değişir ve bu da saçılmaya neden olur.
Tanım
Elektromanyetik dalgaların bir arayüzeyde, alanların sürekliliği tarafından yönetilen yansıyan ve iletilen kısımlara nasıl ayrıldığını ve dalga hızının ile kırılma indisinin frekansa nasıl bağlı olduğunu, saçılma ile faz ve grup hızlarının ayrılmasını üreten bir çalışmadır.
Kapsam
Bu konu, elektromanyetik dalgaların ortamlar arasındaki sınırlardaki davranışını ele almaktadır: yansıma ve kırılma yasaları (Snell yasası), genlikler ve yoğunluklar için Fresnel denklemleri, Brewster açısı ve tam iç yansıma ile kırılma indisinin frekans bağımlılığı (saçılma) ve bununla ilişkili faz ve grup hızları ve soğurma. Arayüzeylerin makroskopik optiğini elektromanyetik sınır koşullarına bağlamaktadır.
Temel sorular
- Yansıyan ve kırılan dalgaların yönleri ve genlikleri nasıl belirlenir?
- Brewster açısı ve tam iç yansıma nedir?
- Kırılma indisi neden frekansa bağlıdır ve saçılma nedir?
Anahtar kavramlar
- Snell yasası
- Fresnel denklemleri
- Brewster açısı
- tam iç yansıma
- kırılma indisi
- saçılma
- faz hızı
- grup hızı
Temel kuramlar
- Fresnel denklemleri ve Snell yasası
- Bir arayüzey boyunca alanların eşleştirilmesi, kırılma açısı için Snell yasasını ve yansıyan ve iletilen genlikler için Fresnel denklemlerini verir; buna Brewster açısı gibi polarizasyona bağlı etkiler de dahildir.
- Saçılma ve frekansa bağlı indis
- Bir ortamın tepkisi frekansa bağlı olduğundan, kırılma indisi ve dalga hızı frekansla birlikte değişir, faz ve grup hızını ayırır ve saçılma ile frekansa bağlı soğurma üretir.
Klinik önem
Bu prensipler, lensleri, prizmaları, yansıma önleyici kaplamaları, tam iç yansımaya dayanan optik fiberleri, iletişimdeki saçılma yönetimini ve bilim ile tıbbın her alanında kullanılan spektroskopik analizi yönetmektedir.
Tarihçe
Snell'in kırılma yasası on yedinci yüzyılda ortaya konmuş, Fresnel ise 1820'lerde dalga teorisinden genlik ilişkilerini türetmiştir. Brewster polarizasyon açısını tanımlamış ve bir ortamın tepkisinin frekans bağımlılığı anlaşıldıktan sonra saçılma elektromanyetik olarak açıklanmıştır.
Öne çıkan isimler
- Augustin-Jean Fresnel
- Willebrord Snellius
- David Brewster
İlgili konular
Temel eserler
- born1999
- jackson1998
Sıkça sorulan sorular
- Bir prizma beyaz ışığı neden renklere ayırır?
- Camın kırılma indisi frekansa (saçılma) göre değiştiğinden, farklı renkler prizma yüzeylerinde farklı açılarla kırılır ve ayrılmış yollar boyunca çıkar.
- Tam iç yansıma nedir?
- Bir dalga, kritik bir açının ötesinde daha yoğun bir ortamdan daha az yoğun bir ortama geçtiğinde, hiçbir ışık iletilmez ve tamamı yansır; bu durum ışığı optik fiberlerde sınırlar.