Отражение и преломление волн на границах сред

Рис. 1.11. Отражение и преломление волн на границе двух твердых сред

Рис. 12. Отражение, преломление и трансформация при падении продольной волны на границу раздела двух твердых сред

Успешно также применяется метод нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО), который позволяет записывать ИК-спектры для любых растворов, в том числе и водных. Физическая сущность метода при падении света на границу раздела двух сред А и В (рис. 76) с показателями преломления п и п.2 под углом больше критического происходит полное внутреннее отражение, если П1>П2. В области отражения луч частично проникает в оптически менее плотную среду на глубину, которая пропорциональна длине волны света и зависит также от угла падения луча и от величины критического угла. Если при изменении длины волны преломляющегося света изменяется разница между и П2 (что происходит в областях полос поглощения вещества В), то наблюдается изменение иптепсивности отраженного луча. Такие изменения можно записать на обычном ИК-спектрометре, снабженном приставкой НПВО, и получить спектр, близкий к обычному ИК-спектру пропускания вещества В. Основное различие состоит в зависимости оптической плотности полосы от места ее нахождения в спектре, так как с увеличением длины волны увеличивается и длина оптического пути в веществе В подобные искажения спектра могут быть скорректированы. В качестве рабочего тела А используют кристаллы из хлорида серебра, германия, бромнд-иодида таллия и других веществ. Для повышения чувствительности метода применяют многократное отражение луча от поверхности ра , дсла. [c.208]

Рис, 5, Схемы отражения, преломления и трансформации ультразвуковых волн на границе раздела двух твердых сред [c.12]

Рис. 2.11. Отражение и преломление тепловых волн на границе раздела двух сред

Для уяснения физической сущности волн в пластинах рассмотрим вопрос образования нормальных волн в жидком слое. Пусть на слой толщиной h (рис. 1.4) падает извне плоская продольная волна под углом р. Линия AD показывает фронт падающей волны. В результате преломления на границе в слое возникает волна с фронтом СВ, распространяющаяся под углом а н претерпевающая многократные отражения в слое. При определенном угле падения волна, отраженная от нижней поверхности, совпадает по фазе с прямой волной, идущей от верхней поверхности. Определим углы р (или а sin p/ i = sin a/ j, где i и С2 — скорости звука в средах), при которых происходит такое явление. [c.26]

Граница двух жидких сред. Контролируемая неразрушающими методами среда всегда твердая, поэтому этот случай в практике АК не встречается, однако он сравнительно просто поддается анализу, так как в жидкостях имеются только одна отраженная и одна преломленная волны. На его примере удобно рассмотреть основные закономерности отражения и преломления акустических волн. [c.35]

Влияние поляризации упругих волн на их отражение и преломление. При падении плоской продольной волны на границу раздела двух сред возникают смещения и напряжения, ориентированные только в плоскости падения (плоскость рис. 1.11). Следовательно, векторы смещения частиц в отраженной и преломленной волнах лежат в той же плоскости, что и в падающей волне. Поперечные волны будут линейно поляризованы в плоскости падения. [c.41]

Для падающей и отраженной волн выделяют следующие компоненты (рис. 7,8) Ло — показатель преломления прозрачной окружающей среды (воздух) 2, 2 — оптические постоянные слоя Пз, 3 — оптические постоянные металла /о — интенсивность падающей световой волны, 1 —отраженной от границы слой — воздух, /2 — прощедшей дважды через слой и отраженной от границы слой — металл, /3 — поглотившейся в металле. Для слоев толщиной компоненту I] можно не [c.149]

Оптические свойства являются результатом взаимодействия видимой части спектра лучистой энергии с минералом. Эффект взаимодействия наблюдается в том случае, если на границе среды и минерала имеется неоднородность, превышающая половину длины световой волны, отмечается дифференциальное поглощение телом видимой части спектра и существует различие в оптической плотности минерала и вмещающей среды. При этих условиях возникают дифракция света, его преломление, отражение, поглощение и рассеяние. Воспринимаемые глазом световые ощущения от предметов — результат суммы этих явлений. [c.71]

Отражение и преломление волн на границах сред [c.40]

Более сложным является рассмотрение наклонного падения УЗ-волны на границу раздела двух твердых сред. Сначала рассмотрим наклонное падение на границу раздела сдвиговой волны, колебания частиц в которой параллельны поверхности раздела, т.е. перпендикулярны плоскости падения. Б этом случае новых типов волн не возникает, отраженная и преломленная волны - сдвиговые, направление колебаний частиц в волне совпадает с исходным. Соотношения, связывающие амплитуды падающей, отраженной и преломленной волн, таковы [c.50]

Должен знать законы распространения продольных, поперечных, нормальных и поверхностных волн в материалах с различной структурой основные законы отражения и преломления волн на границе двух сред методику распознавания плоскостных и объемных дефектов при УЗК толстостенных сварных соединений. Особенности УЗК сварных швов аустенитного класса. Способы УЗК аустенит- [c.64]

Способ, основанный на измерении углов преломления и отражения пучков УЗК при переходе из одной среды в другую. Если упругая волна переходит из среды I в среду II, то на границе раздела сред наблюдается преломление волн, подчиняющееся соотношению i/sin ai = ii/sin ац, где j и сц — скорости распространения волн в средах I и II txi —угол падения в среде I ап — угол преломления в среде II. В этом случае необходимо заранее знать скорость для одной из сред. [c.195]

Распространение волны в конечных, составных средах, например в образце, значительно более сложно из-за отражения и преломления волн, которые имеют место на границе раздела сред. Возмущение на границе возбуждает волны расширения-сжатия и сдвига, как и в случае безграничной среды, но волны расширения-сжатия при случайном падении на границу вызывают появление отраженных волн расширения-сжатия и преломленных волн сдвига. В свою очередь, волны сдвига возбуждают соответствующие отраженные волны и преломленные волны растяжения-сжатия. Таким образом, в образце только при нескольких отражениях устанавливается очень сложная волновая картина. Существует ограниченное число формальных решений для идеализированных случаев, из которых здесь следует упомянуть только одно — для бесконечно длинного цилиндрического бруска. Здесь могут возбуждаться волны растяжения-сжатия или продольные волны (изменение осевого растяжения и сжатия, сопровождающееся соответственно поперечным сжатием и расширением), крутильные, изгиб-ные волны и комбинации всех трех. Их скорости определяются следующим образом. [c.70]

Если обе среды прозрачны, то ослабление полей происходит не вследствие поглощения света, а в результате изменения направления распространения энергии. Анализ формул Френеля, определяющих соотношение между амплитудами падающей, отраженной и преломленной волн на границе двух диэлектриков с учетом условия полного внутреннего отражения, показывает, что интенсивность отраженного света равна интенсивности падающего света, т. е. вся падающая энергия полностью отражается, возвращаясь в первую среду. Поэтому это явление получило название полного внутреннего отражения Поток энергии через границу сред при полном внутреннем отражении в среднем за период равен нулю, перенос энергии происходит только вдоль границы раздела. При этом места входа прямого и отраженного потоков смещены друг относительно друга на расстояние порядка половины длины волны (рис. 3). [c.75]

Наиболее существенной особенностью волоконной оптики представляется возможность фактически канализовать луч света (или пучок лучей) и направить его по любому заданному пути в отличие от естественного прямолинейного распространения луча, дискретно меняющего направление при отражении, или преломлении на границе двух сред. В простейшем случае с помощью одножильного световода можно освещать или фотометрировать любую точку, недоступную для прямого хода лучей. В случае многожильного световода можно передавать по сложному пути изображение, уменьшая или увеличивая его с помощью конических световодов. Наконец, перераспределяя жилы световода и изменяя их направление, можно трансформировать сигнал одного пространственного распределения в сигнал с любым другим пространственным распределением и таким образом решать разнообразные информационные задачи. На основе достижений волоконной оптики, лазерной техники и голографии сейчас создается новая, оптоэлектронная (а в дальнейшем, возможно, и чисто оптическая [142]) вычислительная техника. При распространении света по волокну, толщина которого меньше длины волны, волокно работает как волновод. Сверхтонкие волокна в сочетании с лазерными ретрансляторами используются для разработки высокоэффективной системы дальней оптической связи. [c.105]

По законам геометрической оптики в общем виде на границе сердцевина—оболочка будут находиться падающая волна АВ с углом ф , отраженная ВС с углом фо и преломленная волна ВВ с углом ф р (рис. 2.6, линия 7). Известно, что при переходе из среды с большей плотностью в среду с меньшей плотностью, т. е. при П1>П2, волна при определенном угле падения полностью отражается и не переходит в другую среду. Угол падения, начиная с которого вся энергия отражается от границы раздела сред, т. е. фп = 6в> называется углом полного внутреннего отражения. [c.31]

В основе метода лежит исследование отражения или преломления поляризованного света на границе между двумя разнородными средами [140]. Наибольшее распространение получил метод отражательной эллипсометрии, основанный на измерении состояний поляризации падающей и отраженной световых волн. Принцип метода показан на рис. 6.9. При отражении амплитуда и фаза каждой компоненты поляризации (р и s) изменяется скачком, что позволяет определять отношение комплексных френелевских коэффициентов отражения Rp и Rg для р-и s-поляризаций соответственно. Основные уравнения эллипсометрии связывают френелевские коэффициенты отражения и измеряемые углы поляризации анализатора (А) и поляризатора (Р) следующим образом [c.321]

Спектроскопия внутреннего отражения (СВО) хорошо известный метод изучения реакций в расположенном вблизи непрерывной поверхности слое толщиной порядка длины волны света. В основе СВО лежит явление отражения света на границе между двумя прозрачными средами с различными показателями преломления. При полном внутреннем отражении светового пучка в оптически более плотную среду в оптически менее плотной среде вблизи отражающей поверхности генерируется электромагнитная волна. Эта волна является частью отражаемого светового пучка и соответствует той небольшой доле света, который проникает в среду с меньшим показателем преломления. Эта затухающая электромагнитная волна и является тем самым чувствительным элементом, который оптически взаимодействует с соединениями, находя- [c.518]

Физическая сущность метода ИК-спектроскопии с нарушенным полным внутренним отражением заключается в том, что если луч света, выходящий из среды с показателем преломления w/, падает под углом i] на границу раздела со средой с показателем преломления (рис. 9.1), то при условии п/ > П2 при некоторых углах падения // > i p угол преломления становится равным 90° и наблюдается только луч, отраженный от поверхности раздела. Угол определяется соотношением показателей преломления Sin i = пг / и . В действительности падающий луч отражается границей раздела не полностью, Поскольку свет проникает в среду 2 на некоторую глубину, сопоставимую с длиной волны излучения, и, следовательно, отраженный луч несет информацию о молекулярном строении тонкого поверхностного слоя на [c.232]

Произведение плотности пород на скорость упругой волны принято называть удельным волновым сопротивлением z = p U (удельным акустическим импедансом). Эта величина связана со способностью материала горных пород отражать и преломлять упругие волны. Отражение и преломление волн при возбуждении колебательных процессов в скважинах наблюдаются при переходе упругой волны из жидкой среды, заполняющей скважину, в пласт и далее на границах пористых сред с различными акустическими свойствами. [c.88]

Земная кора, по современным представлениям, есть сравнительно однородная среда, ограниченная снизу поверхностью М (поверхностью Мохоровичича). Эта поверхность разграничивает слои с существенно различной плотностью и упругими свойствами, на что указывает резко выраженное преломление и отражение сейсмических волн на этой границе. [c.6]

Свет рассеивается микрогетерогенными системами только в том случае, если размер частиц г меньше длины световой волны X, а расстояние между частицами больше световой волны. При размере частицы г < X световая волна огибает частицу происходит дифракционное рассеяние. Если размер частиц значительно больше длины световой волны, происходит отражение света. Рассеяние света связано с тем, что переменное электрическое поле световой волны возбуждает частицу, индуцируя в ней переменный дипольный момент. В результате этого частица становится источником собственного излучения, сохраняя строгие фазовые соотношения с облучающим электрическим полем. Такое рассеяние света называется когерентным. Если падающий луч света монохроматичен, то свет, рассеянный частицами, таклсе монохроматичен и имеет такую же длину волны, как и свет падающий. Свет, рассеянный частицей, попадает на находящиеся вблизи частицы, происходит многократное рассеяние света. В результате возникает само-освещение среды рассеянными внутри нее электромагнитными волнами. Вследствие когерентности света, рассеянного частицами, волны рассеянного ими света интерферируют между собой и с волнами падающего света. На границе дисперсионная среда — дисперсная фаза происходит полное гашение облучающей волны, и вместо нее возникают преломленные и отраженные волны. [c.389]

В грубодисперсных системах, частицы которых больше длины волны падающего на них света, светорассеяние вызывается беспорядочным отражением и преломлением лучей на границе раздела частиц со средой. Лучи разной длины волны рассеиваются одинаково если падающий свет белый, то и рассеянный свет белый. [c.36]

При ф ф величина смещения Д возрастает до бесконечности. Это соответствует возникновению головной волны. Явления нарушения геометрических законов отражения и преломления наблюдаются не только на свободной поверхности, но и на границе двух протяженных сред при углах падения, близких к критическим. [c.47]

Температурные волны на границе раздела двух сред. Рассмотрим явления отражения и преломления (пропускания) тепловых волн на границе раздела двух сред (рис. 2.11). Коэффициенты отражения R и пропускания Т равны [24] [c.53]

Падающая на границу двух полубезграничных сред акустическая волна частично проходит через границу, а частично отражается от нее. При этом может происходить трансформация типов волн. В наиболее общем случае границы двух твердых сред (рис. 1.11) возникают две (продольная и поперечная) отраженные и две преломленные волны. Направления отраженных и прошедших волн определяются из закона синусов (закона Снелиуса) [c.35]

В свете этого рассмотрим падение сферической волны от источника О на границу раздела сред (рис. 1.13). На большом расстоянии от источника каждый луч можно приближенно рассматривать как плоскую волну и применять к нему полученные выше закономерности отражения и преломления для плоской волньг. Для лучей ОА и ОВ, угол падения которых меньше критического, происходит обычное отражение и преломление волн. Отраженные лучи как бы распространяются из мнимого источника О. [c.38]

Использование спмггроскопии НПВО основано на том факте, что, хотя на границе раздела и происходит полное внутреннее отражение, излучение на самом деле проникает на некоторую глубину в оптически менее плотную среду (рис. 4.7, а). Это проникающее излучение, называемое затухающей волной, может частично поглощаться образцом при оптическом контакте с более плотной средой (роль которой выполняет призма) в той точке, где происходит отражение. Отраженное излучение дает спектр поглощения, который похож на спектр пропускания образца (рис. 4.8). Однако это получается не так просто в действительности спектр НПВО зависит от нескольких параметров, включающих показатели преломления призмы и образца, угол падения излучения и площадь образца, число отражений, длину волны излучения (а также от поляризации излучения. - Прим. перев.). Следующий раздел посвящен тому, как оптимизировать эти переменные величины для получения спектров, наиболее близких к спектрам пропускания. [c.100]

Граница двух протяженных сред. Падающая на границу двух протяженных сред плоская волна частично проходит, частично отражается и может трансформироваться. В твердых телах (рис. 12) возникают две (продольная и поперечная) отраженные и две преломленные волны с направлениями по закону синусов (закону Снел-лиуса) [c.205]

При падении у.тьтразвуковой волны на границу раздела двух сред в общем случае часть энергии ультразвуковой волны отражается, а часть — преломляется, проходит во вторую среду. Степень преломления падающей волны во второй среде определяется соотношением акустических сопротивлений сред (акустическое сопротивление представляет произведение плотности среды на скорость распространения ультразвука в ней). Чем больше разница в акустических сопротивлениях, тем больше интенсивность отраженной волны. Для отражения ультразвуковой волны от несплошностей в контролируемом метале необходимо, чтобы размеры несплошности были соизмеримы с длиной волны или больше ее. Если размеры дефекта меньше длины волны, происходит огибание его ультразвуковой волной. [c.279]

Формальное использование уравнений Максвелла, описывающих отражение света иа границе раздела, показывает, что при полном отражении не происходит в среднем никакого переноса энергии из оптически более плотной среды в менее плотную. На самом деле перенос есть, но потоки энергии из одной среды в другую компенсируют друг друга [413]. Наряду с этим возни кает поток энергии в направлении, параллельном поверхностг раздела, что ведет к ослаблению светового потока, которое мож но зафиксировать экспериментально [539], Взаимодействие излу чения со средой приводит к поглощеипю волн определенной дли ны, в результате чего интенсивность отраженного света умень шается. Таким образом, спектр НПВО имеет много общего со спектром пропускания (рис, 4,17а и б), В отличие от спектра НПВО обычный спектр отражения от оптически плотной среды дает информацию только об изменении показателя преломления, несмотря иа сильное уменьшение интенсивности отраженного света (рис. 4.17в). К особым достоинствам метода НПВО следует отнести а) возможность исследования сильно поглощающих образцов без применения ультратонких срезов б) псследоваиие [c.81]

С целью изучеиия изменений спектральных характеристик волн, отраженных и преломленных иа внутренних границах среды, в дополнение к теоретическим и экспериментальным иссле-до аииям нашло полезное г рименение и ультразвуковое моделирование. Изучены следующие модели среды 1) слой с промежуточной скоростью и резкими границами 2) ГЕсреходный слой с линейным изменением скорости 3) пилообразные границы. [c.300]

Масгрейв [70] рассмотрел интерте-ный для сейсмологов случай отражения и преломления волн на границе раздела сред гексагональной симметрии, что является удачной моделью слоев земной коры. Им было показано, что при значительной анизотропии упругих свойств граничащих сред рассматриваемые явления коренным образом отличаются от случая двух изотропных сред и не могут рассматриваться приближенными методами. Используя машинные расчеты, Масгрейв проанализировал большое число частных случаев и указал на ряд аномальных характеристик явления. С одной из таких особенностей мы уже встречались на рис. 5. [c.339]

Работа носит характер обзора, в котором с позиций симметрии рассматриваются вопросы распространения упругих волн в анизотропных средах. Как и в оптике анизотропных сред, фазовые скорости упругих волн г п здесь отличаются от скоростей переноса энергии г-/ , но соотношения между г-.у и значительно более сложны. Проводится анализ общих геометрических соотношений между изображающими поверхностями г . у и рассмотрены работы, подтверждающие выводы общей теории. Анализируются способы определения особенных направлений распространения волн и явления, возможные в таких направлениях двупреломление, внутренняя и внешняя конические рефракции, вращение плоскости поляризации упругих волн. Отмечено, что внешняя рефракция и естественное враи1ение плоскости поляризации пока еще не наблюдались экспериментально. Для случая распространения волн в плоскостях симметрии граничащих сред удается в аналитическом виде реишть задачу об отражении и преломлении волн на границе раздела. Анализируются возможные пути использования анизотропных сред в качестве звукопроподов ультразвуковых линий задержки. [c.406]

При полном внутреннем отражении вследствие того, что преломленная компонента отсутствует, свет возвращается в первую среду, что, на первый взгляд, не сопряжено с потерей световой энергии. Однако экспериментально было показано, что за отражающей поверхностью существует электромагнитное возмущение. Из уравнения Френеля следует, что во второй среде существует неоднородная волна, которая распространяется вдоль поверхности раздела в плоскости падения и меняется экспонепциальио с изменением расстояния от этой поверхности (вдоль оси, перпендикулярной границе раздела), приче. эффективная глубина проиикновения волны не выходит за пределы длины волны света. [c.131]

Анализируемый образец следует располагать у отражающей поверхностн на расстоянии, меньшем глубины проннкновення. Максимальная глубина, на которую проникает свет в воздух при полном внутреннем отражении на границе между средой с высоким показателем преломления и воздухом, составляет величину порядка длины волны. Это означает, что в ИК-обла-сти, например, эта глубина равна нескольким микрометрам, и, следовательно, для получения удовлетворительного спектра ЫПВО требуется сближение элемента НПВО п образца па расстояние такого ж в порядка, другими словами, необходим оптический контакт образна с элементом НПВО. [c.138]