Cambio de fase de la luz tras la reflexión

En ondas que no sean ondas electromagnéticas (por ejemplo, ondas en una cuerda que suponga un pequeño desplazamiento transversal), cuando se propagan a través del límite entre dos medios, una fracción de onda se reflejará con un cambio de fase de π si la impedancia del segundo medio es mayor que la del primero, o generalmente si el coeficiente de reflexión de amplitud r es negativo De lo contrario, la onda reflejada no tendrá cambio de fase, lo que implica positivo r .

Para las ondas electromagnéticas, los coeficientes de transmisión y reflexión de amplitud se rigen por las ecuaciones de Fresnel, que tienen en cuenta la componente de polarización de la luz incidente en la interfaz entre medios con diferentes índices de refracción. Mirando el comportamiento de los coeficientes de amplitud para la luz que incide sobre el vidrio desde el aire con respecto al ángulo de incidencia:

Coeficientes de amplitud de Fresnel de la luz incidente sobre el vidrio desde el aire.

S. Berg-Johansen, CC BY-SA 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0 , vía Wikimedia Commons

vemos que a pesar de la transición de un medio de menor a uno de mayor impedancia (considerando que la impedancia para las ondas electromagnéticas es proporcional al índice de refracción), los coeficientes de reflexión de amplitud no siempre son negativos, lo que sugiere que la luz no adquiere un desfase de π después de reflexionar. ¿Significa esto que la luz que incide en un medio ópticamente más denso no siempre se refleja con un cambio de fase de π ?

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Respuestas (2)

Debe adoptar una convención de signos al definir los coeficientes de Fresnel. Por lo general, dice que un coeficiente de reflexión positivo significa que el componente de onda tangencial a la interfaz mantiene la misma dirección. Para la luz polarizada en s, ese es el campo E, pero para la luz polarizada en p, es el campo H. Tenga en cuenta que no puede simplemente decir "la dirección del campo E se invierte" o "la dirección del campo E permanece igual" para la luz polarizada p, porque ninguna afirmación podría ser cierta excepto en una incidencia normal.

Por lo tanto, una r positiva para la luz polarizada p significa que no hay cambio de fase para el campo H, pero dado que la onda reflejada se aleja de la interfaz, el campo E debe cambiar (en el sentido de que apunta hacia el lado opuesto de la normal). a la superficie en comparación con el campo E incidente). Más allá del ángulo de Brewster, el coeficiente de reflexión de la luz polarizada p se vuelve negativo; el campo H invierte la dirección y el campo E apunta hacia el mismo lado de la normal que el campo E incidente. El siguiente diagrama muestra la distinción.

Reflexión de luz polarizada p

Además de la respuesta de @ProfRob, solo señalaré que el índice de refracción es, en general, un número complejo. Y, las ecuaciones de Fresnel también se aplican al índice de refracción complejo.

Así que la respuesta es: tienes razón, la fase de reflexión no siempre es π . En principio, ¡puede ser cualquier cosa!

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