¿Cuándo se reflejarán las ondas electromagnéticas? ¿Cuáles son los criterios para las reflexiones?

Cuando una onda EM llega a un límite de dos medios diferentes (es decir, diferentes medios de permitividad eléctrica y permeabilidad magnética), se pueden ver las siguientes cosas:

  • Reflexiones
  • Refracciones (onda transmitida)
  • Absorción
  • Dispersión (no estoy seguro)

Quiero aprender los criterios para los eventos anteriores. Por ejemplo, ¿cuándo ocurren los reflejos? ¿Cuándo ocurre la transmitancia? ¿Dependen de la impedancia característica o de las diferencias de permitividad eléctrica de los medios?

No sé lo suficiente como para darte una respuesta detallada, pero una pista que puedo darte es que las ondas EM son luz y la luz son ondas EM, se comportan igual/son iguales y en realidad son los mismos fenómenos los que producen la luz. ser reflejado o absorbido, etc. tiene que ver con cosas como el ángulo de incidencia y la velocidad de propagación en los diferentes medios
@Vinzent, FYI, media es un sustantivo plural. El singular es medio .
De hecho, el doble fue un error tipográfico, pero no soy nativo, así que sucede S **; P, pero gracias de todos modos
Un pedante escribe: Gracias por eliminar los criterios, pero sigues usando los criterios incorrectamente. El criterio es singular, el criterio es plural, por lo que "Cuál es el criterio" es incorrecto. "Cuáles son los criterios" o "Cuál es el criterio" es lo que debe escribirse.

Respuestas (4)

Sí, la dependencia está ahí.

En la interfaz entre dos medios: 1 y 2 , la cantidad de reflexión de las ondas EM para incidencia perpendicular puede describirse por su coeficiente de reflexión.

ρ = ( η 1 − η 2 η 1 + η 2 )
dónde,
η 1 = m 1 / ϵ 1
η 2 = m 2 / ϵ 2
de manera similar, la cantidad de transmisión se puede describir como el coeficiente de transmisión correspondiente
τ = 1 + ρ

EDITAR:

Los coeficientes se definen en términos de amplitudes de las ondas incidente, transmitida y reflejada.

Estimado @MITU RAJ, Gracias por responder. Cuando una onda EM pasa de Medium1 a Medium2; si la impedancia característica de dos medios coincide perfectamente, no habrá reflejos desde el límite. Sin embargo, si la impedancia característica de Medium1 es mayor que la impedancia característica de Medium2; se verá un reflejo en el límite. En este caso, el coeficiente de reflexión es positivo. Sin embargo, ¿qué significará que si el coeficiente de reflexión es negativo? (En caso de que la impedancia característica de Medium2 sea mayor que la impedancia característica de Medium1)
Simplemente significa que la polaridad de la onda reflejada será opuesta a la onda incidente.
Estimado @MITU RAJ, Gracias por responder. ¿Quiere decir que, por ejemplo, una onda cuadrada se reflejará desde el límite como si estuviera al revés? Otra cosa es que, por ejemplo, si el coeficiente de reflexión es 0,66, ¿esto significa que el 66 % de la onda incidente se refleja desde el límite y el 34 % de la onda incidente se transmite al segundo medio?
Si los coeficientes de transmisión y reflexión se definen en términos de amplitud, entonces su coeficiente de transmisión será 1+0,66 = 1,66, no 0,34.
Esta respuesta es "muy incompleta" (para ser modesto); sólo válido para incidencia perpendicular. Sin embargo, la reflectancia (y también la transmitancia) de la radiación EM depende mucho del ángulo de incidencia y de la polarización , y existe un conjunto de ecuaciones muy conocido que describe los coeficientes asociados. No encontré ni rastro de esos hechos bien conocidos en la respuesta. Para más detalles ver mi respuesta.
@MITU RAJ: Por supuesto, los coeficientes de transmisión y reflexión deben sumar 1, es decir τ + ρ = 1 ; τ = 1 + ρ en la respuesta esta mal.
No. Su comprensión es incorrecta. t = 1 + r en términos de amplitud... puede consultar aquí en "telecomunicaciones" en.m.wikipedia.org/wiki/Transmission_coficient
@MITU RAJ: ... entonces defina los símbolos que está usando en su fórmula. También expresiones como "la cantidad de transmisión" son todo menos claras. ¿Te refieres a potencia o amplitud? (ahora sé que te refieres a la amplitud, pero no está nada claro si aún no sabes lo que estás tratando de decir)
Sí, quise decir amplitud. Editaré para agregar esa claridad.
  • Reflexiones
  • Refracciones (onda transmitida)
  • Absorción
  • dispersión (no estoy seguro)

Generalmente, los cuatro ocurrirán en cada interfaz entre los medios.

La reflexión ocurre cuando el índice de refracción no coincide perfectamente entre los dos medios.

La refracción ocurrirá cuando el índice de refracción no coincida perfectamente y el ángulo de incidencia no sea exactamente 0 ∘ de lo normal (Y cuando no hay 100% de reflexión)

La dispersión ocurrirá cuando la interfaz entre los medios no sea un plano perfectamente plano.

La absorción proviene principalmente de la propagación a través de cualquier medio que no sea perfectamente sin pérdidas. También puede ocurrir en una interfaz entre medios si hay algún mecanismo de pérdida localizado en la interfaz, como una carga superficial que no es perfectamente conductora.

Estimado @The Photon, Gracias por responder. Entonces, ¿quiso decir que, por ejemplo, cuando una onda EM pasa de Medium1 a Medium2; si el índice de refracción de Medium1 es mayor que el índice de refracción de Medium2; entonces se verán reflejos. Si el índice de refracción del Medio 1 es menor que el índice de refracción del Medio 2, no se producirán reflejos. Estoy en lo correcto ?
no, si norte 1 ≠ norte 2 habrá reflejos, sin importar cuál es más alto y cuál es más bajo. Hay un caso especial si norte 2 > norte 1 y la polarización es correcta y el ángulo de incidencia está en el ángulo de Brewster , entonces no habrá reflexión. Pero habrá una reflexión para cualquier otro ángulo de incidencia.
Estimado @The Photon, lo tengo. Si el índice de refracción de dos medios no está perfectamente asociado, se verán reflejos en el límite. En comunicación de fibra. se busca una buena reflexión, sin embargo, en comunicaciones eléctricas. (es decir, en una línea de transmisión) no se desean reflexiones. Y los reflejos se intentan minimizar.
"La dispersión ocurrirá cuando la interfaz entre los medios no sea un plano perfectamente plano". Ocurrirá con mayor precisión cuando la superficie tenga imperfecciones mayores que la longitud de onda de la onda incidente.

Hay un conjunto de ecuaciones que describen exactamente lo que está pidiendo: se llaman ecuaciones de Fresnel .

La reflexión y la transmisión están cubiertas por las ecuaciones de Fresnel.

Sin embargo, la dispersión no está cubierta, ya que dependería de la rugosidad de la superficie. Por lo tanto, no puede haber una fórmula genérica para la dispersión sin cuantificar la rugosidad (también dependería mucho de la longitud de onda). Las ecuaciones de Fresnel suponen una superficie lisa (es decir, una rugosidad mucho menor que la longitud de onda).

La absorción no importa, ya que no ocurre en la superficie, sino que requiere que pase una longitud de medio distinta de cero.

Las ecuaciones de Fresnel dan coeficientes de reflectancia R (es decir, la relación entre la potencia reflejada y la potencia incidente) para la radiación EM que está polarizada en el plano de incidencia (polarización p) o polarizada perpendicularmente al plano de incidencia (polarización s).

R s = | Z 2 porque ⁡ θ i − Z 1 porque ⁡ θ i Z 2 porque ⁡ θ i + Z 1 porque ⁡ θ i | 2

R pag = | Z 2 porque ⁡ θ t − Z 1 porque ⁡ θ i Z 2 porque ⁡ θ t + Z 1 porque ⁡ θ i | 2

dónde
θ i = Ángulo de incidencia
θ t = ángulo de transmisión

Z k = m k ϵ k y k es un índice 1 o 2 para el medio.

Hay otras versiones de los formularios. Por ejemplo, bajo el supuesto de que m 1 = m 2 = m 0 (permeabilidad del vacío) se pueden reescribir como expresiones de índices de refracción de ambos medios.

(Nota: dado que no hay efectos no lineales involucrados, puede componer cualquier polarización en una combinación lineal de componentes polarizados p y s).

Por lo que he leído recientemente, al tratar de entender a Efield protegiéndome de los primeros principios, los reflejos ocurren cuando el material tiene átomos polarizables. La energía entrante se almacena (parcialmente) al deformar las órbitas de los electrones; las órbitas deformadas provocan comportamientos excitantes en el material.

Busque el "coeficiente de onda" o "coeficiente de propagación" en la literatura; esta variable en su forma más general mostrará varias resonancias (líneas espectrales) y mostrará una dependencia general con la frecuencia, por lo que se producirá dispersión de pulsos.

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