Оптические среды с квазинулевым показателем преломления. (часть I. отражение и преломление света на границе вакуум-оптическая среда с квазинулевым показателем преломления)
| Jazyk: | ruština |
|---|---|
| Rok vydání: | 2014 |
| Předmět: | |
| Zdroj: | Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико-математические науки. |
| ISSN: | 2072-3040 |
| Popis: | Актуальность и цели. В эффекте полного внутреннего отражения с детерминированными показателями преломления формируется волна, для которой поток энергии через границу отсутствует и вся энергия идет на отражение. В рассматриваемом же случае показатель преломления слоя не является фиксированной величиной, а представляется как непрерывная случайная величина, принимающая численные значения в интервале допустимых значений от нуля до некоторого предельного значения. Это означает, что понятие резкой границы раздела двух сред, на которой показатели преломления сред являются детерминированными величинами, исчезает и законы отражения и преломления света становятся нефренелевскими. В этом и есть принципиальное отличие рассматриваемого эффекта от эффекта полного внутреннего отражения на границе раздела двух сред с фиксированными показателями преломления. Материалы и методы. Отличительной особенностью рассматриваемой граничной задачи является то, что показатель преломления композитной среды обладает неопределенностью в интервале от нуля до некоторой величины, определяемой экспериментально в спектрах отражения композитного слоя по расположению интерференционных минимумов. Результаты. Решена граничная задача, в которой плоская электромагнитная волна отражается и преломляется на плоской границе раздела двух сред, одна из которых является вакуумом, а другая полубесконечной прозрачной оптической средой с квазинулевым показателем преломления в широком диапазоне длин волн от 450 до 1100 нм. Выводы. На основе анализа экспериментальных спектров отражения и пропускания слоев из этих материалов сделан вывод о том, что эти материалы образуют новый класс композитных материалов с квазинулевым показателем преломления. Показано, что на границе раздела воздух оптическая среда с квазинулевым показателем преломления должен наблюдаться эффект огибания светом плоской поверхности. Вследствие неопределенности показателя преломления среды в рассматриваемой граничной задаче граница раздела двух сред является неоднородной и законы отражения и преломления плоской волны становятся нефренелевскими. Выведены формулы для амплитуд отражения и преломления волны, отличающиеся от известных формул Френеля. Background.. In the effect of total internal reflection with the determined index of refraction there is formed a wave, for which the energy stream through the border is absent and all energy goes for reflection. In a considered case the index of refraction of a layer is not the fixed value, and it is represented as the continuous random value accepting numerical values in the range of admissible values from zero to a certain limiting value. It means that the concept of a sharp boundary between two media, on which the index of refraction of the optical media is the determined value, disappears, and the laws of reflection and refraction of light become non-Fresnel. In That is what is called the fundamental difference of the considered effect from the effect of total internal reflection on a boundary between two media with the fixed index of refraction. Materials and methods. A distinctive feature of the considered boundary-value problem is that the index of refraction of the composite medium possesses indeterminacy in the range from zero up to a certain, defined experimentally in reflection spectra of a composite layer by disposition of the interference minima. Results. The authors solved the boundary-value problem in which the plane electromagnetic wave is reflected and refracted on a flat boundary between two media, provided one of which is a vacuum, and another one is a semi-infinite transparent optical medium with the quasizero index of refraction in the wide range of lengths of waves from 450 to 1100 nanometers. Conclusions. On the basis of the analysis of the experimental spectra of reflection and transmission of layers made from these materials the authors came to a conclusion that these materials form a new class of composite materials with the quasi-zero index of refraction. It is shown that on the boundary “airoptical medium” with the quasizero index of refraction there occurs the effect of plane surface enveloping by light. Owing to indeterminacy of the index of refraction of the medium in the considered boundary-value problem, the boundary between two media is nonhomogeneous, and the laws of reflection and refraction of a plane wave become non-Fresnel. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|