¿Por qué la luz se refleja parcialmente cuando se dispara a través de dos superficies?

Podemos responder a esta pregunta considerando qué sucede con una onda en la interfaz entre dos medios. En la interfaz hay condiciones límite específicas a las que está sujeta la onda.

Consideremos las ondas electromagnéticas (ondas de luz). Se sabe que los campos E, B, D = épsilon E y H = B / mu cambiarán en el límite entre dos medios, ya que los medios tienen diferentes propiedades eléctricas y magnéticas. En general, los campos mencionados anteriormente serán discontinuos.

Se puede demostrar, utilizando la superficie gaussiana y el bucle amperial de manera adecuada en la interfaz, que

(i) epsilon (1) E1 (perpendicular) = epsilon (2) E2 (perpendicular)

(ii) B1 (perpendicular) = B2 (perpendicular)

(iii) E1 (paralelo) = E2 (paralelo)

(iv ) B1 (paralelo) / mu1 = B2 (paralelo) / mu2

Aquí, E y B son campos eléctricos y magnéticos. epsilon y mu son permitividad eléctrica y permeabilidad magnética de los medios. Aquí perpendicular y paralelo significa perpendicular y paralelo a la interfaz.

Si consideramos un caso simple de incidencia normal de onda electromagnética en la interfaz y utilizamos las condiciones límite mencionadas anteriormente junto con la conservación de energía, encontramos la siguiente relación entre las amplitudes de las ondas incidentes y transmitidas:

EoT = (2n1 / (n1 + n2)) EoI

Ahora, potencia promedio por unidad de área (intensidad)

I = (1/2) (épsilon) (Eo) ^ 2.

Ahora, definimos el coeficiente de transmisión

T = IT / II = (epsilon 2.v2 / epsilon 1.v1) (EoT / EoI) ^ 2 = 4n1 n2 / (n1 + n2) ^ 2 ………………… (1)

v denota la velocidad de la onda en el medio respectivo. v2 para el medio 2.

De manera similar, podemos encontrar el coeficiente de reflexión, R = [(n1-n2) / (n1 + n2)] ^ 2 ………………. (2)

Tenga en cuenta que R + T = 1, que está de acuerdo con la conservación de la energía.

El coeficiente de reflexión R = 0 y el coeficiente de transmisión T = 1 si n1 = n2 = n. Pero, entonces no tenemos dos medios diferentes. Entonces, R no es igual a cero, es consecuencia directa de las condiciones de frontera y la conservación de la energía. Este análisis explica por qué está presente la reflexión parcial junto con la refracción.

Como estás “leyendo QED por Richard Feynman” encontrarás la respuesta allí (es un libro brillante). Cuando dice que no tenemos un “buen modelo para explicar la reflexión parcial por dos superficies”, lo que quiere decir es que no tenemos un modelo clásico . El libro explica el modelo cuántico.

Cuando usamos el modelo de onda para cualquier radiación de microondas a luz, la reflexión parcial se entiende muy fácil y completamente en términos de teoría de línea de transmisión, falta de coincidencia de impedancia, etc., y de hecho, en el caso de filtros de microondas y antenas, etc. , este tipo de transmisión de reflexión parcial-parcial se usa rutinariamente para fines de ingeniería (VSWR y todo eso). Es cuando estamos usando el modelo de fotones / cuánticos que el mecanismo se vuelve conceptualmente más difuso.