Лекции по физике 7 | страница 56
Вы можете очень эффектно продемонстрировать это. Намажьте стеклянную пластинку красными чернилами и дайте им высохнуть. Если вы направите пучок белого света на обратную сторону пластинки (фиг. 33.8), то сможете наблюдать проходящий красный свет и отраженный зеленый свет.
Фиг. 33.8. Материал, который сильно поглощает свет с частотой w, отражает его с той же частотой.
§ 6. Полноевнутреннее отражение
Если свет идет из материала, подобного стеклу, с вещественным показателем преломления n, большим единицы, в воздух с показателем n>2, равным единице, то, согласно закону Снелла,
sinq>t=nsinq>i.
Угол q>t преломленной волны становится равным 90° при угле падения q>iравном некоторому «критическому углу» q>c, определяемому равенством nsinq>c= l. (33.59)
Что происходит при q>i, большем, чем критический угол? Вы уже знаете, что здесь возникает полное внутреннее отражение. Но откуда оно все-таки берется?
Вернемся назад к уравнению (33.45), которое дает волновое число k">xдля преломленной волны. Из него получилось
Но так как k>y=ksinq>i, a k=wn/с, то
Если nsinq>i больше единицы, то k">2>х становится отрицательным, a k">x— чисто мнимым, скажем ±ik. Однако теперь вы знаете, что это значит! «Преломленная» волна при этом будет иметь вид [см. (33.34)]
т. е. с увеличением х амплитуда волны будет либо экспоненциально расти, либо падать, но сейчас, разумеется, нам нужен только отрицательный знак. При этом амплитуда волны справа от границы будет вести себя, как показано на фиг. 33.9.
Фиг. ЗЗ.9. Полное внутреннее отражение.
Обратите внимание, что k>1по порядку величины равно а/с, т. е. l>0 равна длине волны света в пустоте. Когда свет полностью отражается от внутренней поверхности стекло — воздух, то в воздухе возникают поля, но они не выходят за пределы расстояний, равных по порядку величины длине волны света.
Теперь нам ясно, как нужно отвечать на такой вопрос: если световая волна в стекле падает на поверхность под достаточно большим углом, то она полностью отражается; если же придвинуть к поверхности другой кусок стекла (так что «поверхность» фактически исчезает), то свет будет проходить. В какой точно момент происходит этот переход? Ведь наверняка должен существовать непрерывный переход от полного отражения к полному его отсутствию! Ответ, разумеется, состоит в том, что если прослойка воздуха настолько мала, что экспоненциальный «хвост» волны в воздухе имеет еще ощутимую величину во втором куске стекла, то он будет «трясти» электроны и порождать новую волну (фиг. 33.10).
