Лекции по Оптическим линиям связи и пассивным компонентам ВОСП   

2. Физические основы передачи электромагнитной энергии по оптическим волокнам

2.1 Отражение и преломление света на границе раздела двух диэлектрических сред

Отражение света. Когда свет падает на границу раздела двух сред, определённая его часть отражается. Количество отражённого света зависит от угла α1 между падающим лучом света и нормалью к поверхности падения. Термин «луч света» здесь используется для обозначения пути, по которому проходит световая энергия. Для отражённого луча и угла α2, образованного нормалью к поверхности падения и отражённым лучом света (рисунок 2.1), имеют силу следующие утверждения:

Отражённый луч:

- остаётся в плоскости падения, образуемой падающим лучом света и нормалью к поверхности падения луча;

- по отношению к падающему лучу света лежит на противоположной стороне от нормали к поверхности падения луча;

- имеет угол отражения по отношению к нормали к поверхности падения, равный углу падения.

a1 = a2 . (2.1.1)

Преломление света. Когда луч света входит под углом падения α в оптически более плотную среду (например, стекло или воду) из оптически менее плотной среды (например, воздуха), то его направление распространения по отношению к нормали к поверхности падения изменяется, он преломляется под углом преломления β.

Для изотропной среды, то есть материала или вещества, имеющего одинаковые свойства во всех направлениях, применим закон преломления Снеллиуса: отношение угла падения к синусу угла преломления является величиной постоянной и также идентично отношению с12 скоростей света с1 в первой среде и с2 во второй среде (рисунок 2.2)

, (2.1.2)

где α – угол падения; с1– скорость света 1;

β – угол преломления; с2– скорость света 2.

Из двух оптических сред более плотной называется та, в которой скорость света меньше.

При переходе из вакуума (воздуха), где свет распространяется со скоростью со, в среду со скоростью света с имеет силу отношение

. (2.1.3)

Отношение скорости света со в вакууме к скорости света с в среде называется показателем преломления n (более точно, фазовым показателем преломления) соответствующей среды. Показатель преломления вакуума (воздуха) no=1.

Для двух различных сред с показателями преломления n1 и n2 и скоростями света в них c1 и c2 имеют силу следующие соотношения:

c1=co/n1 и c2=co/n2 . (2.1.4)

Отсюда следует еще одна форма закона Снеллиуса - отношение синуса угла падения к синусу угла преломления равно обратному отношению соответствующих показателей преломления:

. (2.1.5)



*****
© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.