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Effetti dell’angolo di incidenza
La riflessione e la rifrazione delle onde piane al confine tra due mezzi con proprietà diverse sono ben note, seguendo la legge di Snell e le formule di Fresnel. Un’onda piana incidente su una discontinuità dielettrica è divisa in due onde; l’onda trasmessa che procede nel secondo mezzo e l’onda riflessa che si propaga indietro nel mezzo incidente da cui deriva la seguente relazione.
n1 sin θi = n1 sin θr = n2 sin θt (2-30)
dove θi, θr, e θt sono gli angoli incidente, riflesso e trasmesso, e n1 & n2 sono gli indici di rifrazione dei mezzi incidente e trasmesso. Poiché (θr = θi) allora l’angolo trasmesso θt nel secondo mezzo è definito come :
Anche se questo è vero per tutte le forme di propagazione delle onde elettromagnetiche, le proprietà dinamiche delle onde riflesse e trasmesse, come intensità, cambiamenti di fase, effetti di polarizzazione dipendono interamente dalla natura specifica della propagazione delle onde e dalle condizioni dell’interfaccia. Al confine di un substrato non rivestito con un’onda piana incidente ad un angolo obliquo, i vettori del campo elettrico e magnetico sono divisi in due componenti di polarizzazione che sono paralleli (p) e perpendicolari (s) al piano incidente. Entrambe le componenti di polarizzazione trasmesse e riflesse possono essere calcolate separatamente per ogni orientamento e poi combinate per produrre un effetto di polarizzazione medio risultante.
L’onda p è anche conosciuta come un’onda TM, (come il vettore del campo magnetico H è trasversale al piano di incidenza), e l’onda s è alternativamente conosciuta come un’onda TE, (come il vettore del campo elettrico E è trasversale al piano di incidenza). Le formule dei coefficienti di riflessione e trasmissione di Fresnel per queste polarizzazioni s e p sono :
polarizzazione s
polarizzazione
Queste formule danno il rapporto dell’ampiezza delle onde riflesse e trasmesse rispetto all’ampiezza dell’onda incidente. L’energia totale riflessa dal confine e trasmessa nel substrato è il quadrato dei coefficienti di Fresnel.
I coefficienti di Fresnel rs , rp, ts , tp cambiano diversamente in funzione dell’angolo di incidenza, con la riflettanza dell’onda s sempre maggiore dell’onda p. La riflettanza della polarizzazione p cade a zero ad un angolo definito (angolo di Brewster). A questo particolare angolo, il risultato della riflettanza di Fresnel (rp) e della trasmissione rifratta (tp) sono ad un angolo di 90° tra loro, il che produce un fascio riflesso che è polarizzato sul piano di incidenza con oscillazioni parallele alla superficie, e vettore elettrico perpendicolare al piano di polarizzazione. L’angolo in cui ciò avviene è dato da θB = tan-1 n2 / n1 , che per Ge, Si, CdTe, ZnSe e ZnS sono ad angoli di 76,0°, 73,6°, 69,5°, 67,4°, e 65,6° rispettivamente.
Teoria ottica del substrato
- Introduzione
- Teoria dell’assorbimento e del coefficiente di estinzione
- Riflessione interna incoerente senza perdita
- Riflessione interna multipla incoerente
- Riduzione del substrato
- Effetti di temperatura ridotta
- Effetti di angolo di incidenza
- Riflessione interna totale
- Coerenza di riflessioni interne multiple