Эффект Гуса — Хенхен

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Сдвиг Гуса-Хенхен

Эффект Гуса[1] — Хенхен (нем. Goos-Hänchen-Effekt) — явление поперечного сдвига (относительно траектории распространения волнового пучка) при полном внутреннем отражении.

На рисунке приведен пример сдвига Гуса — Хенхен для конечной плоской электромагнитной волны на границе оптических сред. Поверхностная волна переносит энергию ниже границы из левой части падающей волны в правую часть отраженной волны. Цветом отображается квадрат напряженности электрического поля. Показатель преломления верхней среды — 2, нижней среды — 1, угол падения 45 градусов. Сдвиг Гуса — Хенхен составляет 0,3 длины волны в вакууме.

История открытия[править | править вики-текст]

В 1943 г. Гус и Хенхен (Goos and Hänchen) разработали эксперимент, который показал, что при полном внутреннем отражении отраженный луч смещен относительно падающего. В 1947 г. Гус и Хенхен опубликовали работу с результатами экспериментов[2]. Вскоре после этой публикации Артманн (Artmann) теоретически обосновал это явление[3]. Начиная с уравнений Максвела-Френеля, Артманн рассмотрел только математическое выражения для падающей волны и полностью отраженного луча. Из разницы фаз между этими лучами Артманн определил два выражения для сдвига — один для s-поляризации, другой для p-поляризации. В 1949 г. Гус и Хенхен провели новые эксперименты[4] и подтвердили зависимость величины сдвига от поляризации. В 1964 г. Реми Ренар опубликовал работу[5] в которой предлагает рассматривать сдвиг как результат того, что конечная падающая плоская волна, испытывающая полное отражение частично проходит в среду с меньшим показателем преломления. В 1972 г. Эмбер (C. Imbert (фр.)русск.) экспериментально обнаружил поперечный сдвиг[6], предсказанный Ф. И. Фёдоровым в 1955 году (см. Сдвиг Фёдорова). В дальнейшем это явление изучалось теоретически и экспериментально, было расширено до случаев многослойных структур, обращено внимание на существование отрицательного сдвига Гуса — Хенхен.

Оценка сдвига Гуса — Хенхен[править | править вики-текст]

Схема сдвига Гуса — Хенхен

На рисунке приведена схема сдвига Гуса — Хенхен. W — ограниченная плоская волна. Ф1, Ф2 и Ф3 — три потока энергии, равенство которых вытекает из закона сохранения энергии. Из этого равенства Ренар[5] вывел, что величина сдвига Гуса — Хенхен определяется зависимостями:

для s-поляризации [уточнить]

\frac {1}{\pi},
\frac{\mu \sin(i) \cos^2(i)}{\mu^2 \cos^2(i) + \sin^2(i)-n^2},
\frac{\lambda_1}{(\sin^2(i)-n^2)^\frac{1}{2}};

для p-поляризации [уточнить]

\frac {1}{\pi},
\frac{\epsilon \sin(i) \cos^2(i)}{\epsilon^2 \cos^2(i) + \sin^2(i)-n^2},
\frac{\lambda_1}{(\sin^2(i)-n^2)^\frac{1}{2}},

где \epsilonдиэлектрическая постоянная.

Литература[править | править вики-текст]

  1. Согласно практической транскрипции, правильным вариантом передачи немецкой фамилии Goos является Гос; встречается также транслитерационный вариант Гоос (например, здесь).
  2. F. Goos and H. Hänchen, Ann. Physik 1, 333 (1947).
  3. K. Artmann, Ann. Physik 2, 87 (1948)
  4. F. Goos and H. Lindberg-Hänchen, Ann. Physik 5, 251 (1949).
  5. 1 2 R. H. Renard, Jornal of the optical society of America 54, 1190 (1964)
  6. C. Imbert, Physical reviev 5, 787 (1972)

См. также[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]