Какова интенсивность света после прохождения через стеклянную плоскопараллельную пластину, учитывая отражение от двух границ раздела, если на нее падает монохроматическая световая волна с интенсивностью 100 лм/м2, показатель преломления пластины равен 1,5, коэффициент поглощения равен 1,0 и толщина пластины составляет 10 см, а длина когерентности волны намного меньше толщины пластины?
Mishka_8869
Для решения этой задачи нам понадобится знание формулы для расчета интенсивности света после прохождения через плоскопараллельную пластину с учетом отражения от границ раздела.
Формула для расчета интенсивности света после прохождения через пластину с учетом отражения выглядит следующим образом:
\[I = I_0 \cdot \left(\frac{4R}{(1 - R)^2}\right) \cdot \left(\frac{T^2}{(1 - R)^2}\right)\]
Где:
- \(I\) - интенсивность света после прохождения через пластину
- \(I_0\) - начальная интенсивность света до попадания на пластину
- \(R\) - коэффициент отражения света от границы раздела (между воздухом и стеклом)
- \(T\) - коэффициент прохождения света через пластину (стекло)
Теперь рассмотрим каждый из этих параметров в нашей задаче.
Начнем с коэффициента отражения \(R\). Поскольку свет падает на границу раздела между воздухом и стеклом, будем использовать формулу Френеля для определения этого коэффициента. Формула Френеля для коэффициента отражения света от границы раздела в этом случае выглядит следующим образом:
\[R = \left(\frac{n_1 - n_2}{n_1 + n_2}\right)^2\]
Где:
- \(n_1\) - показатель преломления среды, из которой падает свет (в нашем случае воздуха), равный 1
- \(n_2\) - показатель преломления стекла, равный 1,5 (как указано в задаче)
Подставляя значения в формулу, получим:
\[R = \left(\frac{1 - 1,5}{1 + 1,5}\right)^2 = \left(\frac{-0,5}{2,5}\right)^2 = \left(\frac{-1}{5}\right)^2 = 0,04\]
Теперь перейдем к коэффициенту прохождения \(T\). Этот коэффициент можно выразить через коэффициент поглощения \(A\) следующим образом:
\[T = e^{-A \cdot d}\]
Где:
- \(d\) - толщина пластины
Подставляя значения в формулу, получим:
\[T = e^{-1 \cdot 0,1} = e^{-0,1}\]
Искомая интенсивность света после прохождения через пластину будет равна:
\[I = 100 \cdot \left(\frac{4 \cdot 0,04}{(1 - 0,04)^2}\right) \cdot \left(\frac{e^{-0,1}}{(1 - 0,04)^2}\right)\]
Подсчитывая эту формулу, мы получим значение интенсивности света после прохождения через пластину.
Можно заметить, что в условии задачи упоминается, что длина когерентности волны намного меньше толщины пластины. Это означает, что изменение интенсивности света, вызванное интерференцией, будет незначительным в данной задаче. Поэтому мы можем пренебречь интерференцией и использовать формулу без второго множителя \(\left(\frac{T^2}{(1 - R)^2}\right)\).
Таким образом, интенсивность света после прохождения через стеклянную плоскопараллельную пластину с учетом отражения будет равна значению, которое получим после подставления всех вышеуказанных значений в формулу.
Формула для расчета интенсивности света после прохождения через пластину с учетом отражения выглядит следующим образом:
\[I = I_0 \cdot \left(\frac{4R}{(1 - R)^2}\right) \cdot \left(\frac{T^2}{(1 - R)^2}\right)\]
Где:
- \(I\) - интенсивность света после прохождения через пластину
- \(I_0\) - начальная интенсивность света до попадания на пластину
- \(R\) - коэффициент отражения света от границы раздела (между воздухом и стеклом)
- \(T\) - коэффициент прохождения света через пластину (стекло)
Теперь рассмотрим каждый из этих параметров в нашей задаче.
Начнем с коэффициента отражения \(R\). Поскольку свет падает на границу раздела между воздухом и стеклом, будем использовать формулу Френеля для определения этого коэффициента. Формула Френеля для коэффициента отражения света от границы раздела в этом случае выглядит следующим образом:
\[R = \left(\frac{n_1 - n_2}{n_1 + n_2}\right)^2\]
Где:
- \(n_1\) - показатель преломления среды, из которой падает свет (в нашем случае воздуха), равный 1
- \(n_2\) - показатель преломления стекла, равный 1,5 (как указано в задаче)
Подставляя значения в формулу, получим:
\[R = \left(\frac{1 - 1,5}{1 + 1,5}\right)^2 = \left(\frac{-0,5}{2,5}\right)^2 = \left(\frac{-1}{5}\right)^2 = 0,04\]
Теперь перейдем к коэффициенту прохождения \(T\). Этот коэффициент можно выразить через коэффициент поглощения \(A\) следующим образом:
\[T = e^{-A \cdot d}\]
Где:
- \(d\) - толщина пластины
Подставляя значения в формулу, получим:
\[T = e^{-1 \cdot 0,1} = e^{-0,1}\]
Искомая интенсивность света после прохождения через пластину будет равна:
\[I = 100 \cdot \left(\frac{4 \cdot 0,04}{(1 - 0,04)^2}\right) \cdot \left(\frac{e^{-0,1}}{(1 - 0,04)^2}\right)\]
Подсчитывая эту формулу, мы получим значение интенсивности света после прохождения через пластину.
Можно заметить, что в условии задачи упоминается, что длина когерентности волны намного меньше толщины пластины. Это означает, что изменение интенсивности света, вызванное интерференцией, будет незначительным в данной задаче. Поэтому мы можем пренебречь интерференцией и использовать формулу без второго множителя \(\left(\frac{T^2}{(1 - R)^2}\right)\).
Таким образом, интенсивность света после прохождения через стеклянную плоскопараллельную пластину с учетом отражения будет равна значению, которое получим после подставления всех вышеуказанных значений в формулу.
Знаешь ответ?