Refracción: flujo de energía, tunelización y ondas EM evanescentes

En el caso de la reflexión interna completa en la que tenemos una onda evanescente refractada, si hay otro objeto cerca, entonces podríamos tener un fenómeno de tunelización de ondas (reflexión interna total frustrada). Estoy buscando una respuesta que aborde todas mis siguientes preocupaciones:

  1. Entonces, ¿cómo puede la onda evanescente que no transfiere ninguna energía neta producir otra onda en la segunda interfaz? ¿Qué sucede con la transferencia de energía antes de que la onda evanescente llegue a la segunda interfaz y qué le sucede en el momento exacto en que la alcanza? ¿La energía fluye espontáneamente de una interfaz a otra para producir la onda en la segunda interfaz?
  2. ¿Una onda de luz evanescente es una onda estacionaria o viajera?
  3. Cuando la onda evanescente alcanza la segunda interfaz y produce otra onda viajera, ¿le sucede algo a la onda reflejada de la primera interfaz para no tener problemas con la conservación de la energía o no hay tal problema (y por qué)? Y si algo le sucede a la onda reflejada, ¿ocurre espontáneamente (cuando el evanescente llega a la segunda interfaz)?
  4. Si las ondas evanescentes no transfieren energía, entonces, ¿cómo excita su onda EM a los átomos (o moléculas o lo que sea) en la segunda interfaz?

NOTA: Creo que la onda evanescente es una onda viajera que viaja paralela al límite entre los dos medios pero sus frentes de onda están decayendo exponencialmente. Por favor iluminame.

Las ondas evanescentes son generalizaciones de energía reactiva en un circuito de elementos agrupados, y si lo piensa en estos términos, no es sorprendente que puedan acoplarse "a" o "afuera". Si coloca un obstáculo en una guía de ondas que solo puede propagarse en su modo fundamental, entonces el obstáculo dispersará la energía incidente en tres partes, un término reflexivo que se propaga hacia atrás y un término transmitido que se propaga hacia adelante (ambos están en el modo fundamental) y un energía reactiva almacenada que permanece alrededor del obstáculo. Esta última es la pieza "evanescente" que no se propaga.

Respuestas (1)

Entonces sí, si calcula el vector de Poynting (densidad de flujo de energía), mi → × H → , para una onda evanescente que decae exponencialmente, de hecho encuentra un flujo de energía promediado en el tiempo cero perpendicular al plano reflectante. Si le pregunto, esto lleva a un acertijo: ¿cómo transfieren energía las ondas evanescentes a través de las barreras? Por supuesto, sabemos que pueden transferir energía.

La respuesta simple es que el caso de la reflexión total frustrada no está descrito por una sola onda evanescente, por lo que lo que acabo de decir no se aplica. En cambio, la onda dentro de la barrera es una superposición de ondas que decaen exponencialmente y crecen exponencialmente.

Si calcula la densidad de flujo de energía para esa onda total, ¡encontrará un valor distinto de cero! Esto se debe a las "interacciones" de las dos ondas, cada una de las cuales por sí sola no tendría ningún flujo de energía. Además, dado que una onda está decayendo exponencialmente y otra está creciendo exponencialmente a la misma velocidad, encontrará que la densidad de flujo de energía es un valor constante en toda la barrera. La conservación de energía está satisfecha y el mundo continúa viviendo otro día.

(Matemáticas dejadas como ejercicio para el lector porque soy perezoso).

Refracción: flujo de energía, tunelización y ondas EM evanescentes
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v