Reconciliando la reflexión interna total y la onda evanescente

Entiendo que la luz se guía en una guía de onda dieléctrica a través de la reflexión interna total. Mi pregunta es sobre el origen del poder contenido en el campo evanescente que viaja a lo largo de la dirección de propagación.

De la ecuación de Fresnel obtenemos que el coeficiente de reflexión es %100 para ángulos superiores o iguales al ángulo crítico como se muestra en la siguiente figura:ingrese la descripción de la imagen aquí

Está claro a partir de la figura que no se transmite energía del medio 1 al medio 2.

Sin embargo, a partir de la teoría de la guía de ondas dieléctrica sabemos que algo de energía está contenida en el medio 2 y definimos el factor de confinamiento que es una medida de la cantidad de energía confinada en el núcleo de la guía de ondas en comparación con la energía contenida en el campo evanescente. El factor de confinamiento se define como sigue:

Γ = ∫ − L X / 2 L X / 2 | mi X | 2 d X ∫ − ∞ ∞ | mi X | 2 d X

Por lo tanto, mi pregunta es cómo reconciliar los dos hechos de que no se transmite energía al medio 2 y la existencia de energía en el medio 2 transportada por la onda evanescente.

Puede encontrar más información y enlaces en la página de wikipedia para TIR (reflexión interna total), en la sección FTIR (TIR frustrado). ¡Buena suerte!

Respuestas (1)

Es un comportamiento de "tunelización". En efecto, toda la luz es "retraída" hacia el medio a menos que haya otro cuerpo de alto índice (mucho más alto que el norte 1 = 1 ) material dentro de la distancia recorrida por la onda evanescente. Si ese material está lo suficientemente cerca, entonces esa parte de la onda evanescente, que puede ver como una onda de probabilidad, está en una región donde la luz misma puede manifestarse nuevamente (porque norte 1 a norte d norte 3 son tales que la reflexión interna total entre estos dos materiales no ocurrirá en el ángulo de incidencia existente).

Por lo tanto, el medio 2 no transmite energía , pero la función de onda sigue siendo distinta de cero allí.

Las mismas matemáticas que gobiernan los electrones que salen de los pozos cuánticos funcionan igual de bien aquí, por cierto.

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Debería haber escrito que no se transmite energía perpendicular a la interfaz. Como señalan varios comentarios, la energía puede ser transportada paralelamente a la interfaz en el medio 2, como ocurre en el revestimiento de las fibras ópticas.

En el curso de la "retirada", resulta que la energía se transmite dentro del medio 2, pero la dirección de propagación es paralela a la superficie. No hay onda refractada propagándose en el medio 2.
@garyp buen punto. Debería haberlo dejado más claro.
De hecho, puedes integrar el vector de Poynting en la dirección evanescente y obtendrás cero...
Si el material está lo suficientemente cerca y la onda evanescente lo alcanza y produce otra onda refractada en el segundo límite, entonces, ¿cómo no puede transferir energía el evanescente en el segundo medio ya que produce una onda en el tercer medio (crea propagación de energía sin transfiriendo energía allí?)?
Creo que no es cierto escribir "no se transmite energía por el medio 2". AFAIK incluso el revestimiento lleva parte de la energía. La diferencia es que en una fibra ideal (es decir, recta, lisa, sin disipación, con revestimiento grueso), la energía se propaga a lo largo de su eje solamente, y no desde el núcleo hacia el revestimiento. En otras palabras, una vez que existe la onda evanescente, aunque esté fuera del núcleo , no quita energía del modo guiado.
(Tenga en cuenta que, por ejemplo, los plasmones de superficie son, de hecho, dos ondas evanescentes intercaladas, y obviamente transportan mucha energía a lo largo de la interfaz).
@Carl Witthoft ¿Puede hacer referencia a las fuentes donde se prueba teóricamente? ¡Gracias de antemano!
@MsTais No estoy seguro de lo que está pidiendo. Cualquier libro de texto sobre óptica cuántica, o introducción a las guías de ondas, debe tener los fundamentos teóricos.
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