Toegankelijkheidsnavigatie
Invalshoekeffecten
De weerkaatsing en breking van vlakke golven op een grens tussen twee media met verschillende eigenschappen zijn goed bekend, volgens de wet van Snell en de formules van Fresnel. Een vlakke golf die op een diëlektrische discontinuïteit invalt, wordt in twee golven gesplitst; de doorgelaten golf gaat naar het tweede medium en de gereflecteerde golf gaat terug naar het invallende medium, waaruit de volgende relatie wordt afgeleid.
n1 sin θi = n1 sin θr = n2 sin θt (2-30)
waarbij θi, θr, en θt de invallende , gereflecteerde en doorgelaten hoeken zijn, en n1 & n2 de brekingsindices van het invallende en het doorgelaten medium. Als (θr = θi) dan is de uitgezonden hoek θt in het tweede medium gedefinieerd als :
Hoewel dit waar is voor alle vormen van elektromagnetische golfvoortplanting, zijn de dynamische eigenschappen van gereflecteerde en uitgezonden golven, zoals intensiteit, faseveranderingen, polarisatie-effecten geheel afhankelijk van de specifieke aard van de golfvoortplanting en de grensvlakomstandigheden. Bij een ongecoate substraatgrens met een vlakke golf die onder een schuine hoek invalt, worden de elektrische en magnetische veldvectoren gesplitst in twee polarisatiecomponenten die evenwijdig (p) en loodrecht (s) op het invallende vlak staan. Zowel de uitgezonden als de gereflecteerde polarisatiecomponenten kunnen voor elke oriëntatie afzonderlijk worden berekend en vervolgens worden gecombineerd om een resulterend gemiddeld polarisatie-effect te verkrijgen.
De p-golf wordt ook wel TM-golf genoemd (omdat de magnetische veldvector H dwars op het invalsvlak staat), en de s-golf wordt ook wel TE-golf genoemd (omdat de elektrische veldvector E dwars op het invalsvlak staat). De formules van de Fresnel reflectie- en transmissiecoëfficiënt voor deze s- en p-polarisaties zijn :
s-polarisatie
p-polarisatie
Deze formules geven de verhouding van de amplitude van de gereflecteerde en de doorgelaten golven ten opzichte van de amplitude van de invallende golf. De totale energie die door de grens wordt weerkaatst en in het substraat wordt doorgelaten is het kwadraat van de Fresnel-coëfficiënten.
De Fresnel-coëfficiënten rs , rp, ts , tp veranderen verschillend als functie van de invalshoek, waarbij de reflectiecoëfficiënt van de s-golf altijd groter is dan die van de p-golf. De reflectiecoëfficiënt van de p-polarisatie daalt tot nul onder een bepaalde hoek (de hoek van Brewster). Bij deze bepaalde hoek staan het resultaat van de Fresnel reflectie (rp) en de gebroken transmissie (tp) golven in een hoek van 90° ten opzichte van elkaar, hetgeen een gereflecteerde straal oplevert die in het vlak van inval vlak gepolariseerd is met oscillaties evenwijdig aan het oppervlak, en een elektrische vector loodrecht op het vlak van polarisatie. De hoek waaronder dit gebeurt, wordt gegeven door θB = tan-1 n2 / n1 , die voor Ge, Si, CdTe, ZnSe en ZnS hoeken van respectievelijk 76,0°, 73,6°, 69,5°, 67,4° en 65,6° bedraagt.
Substraat optische theorie
- Inleiding
- Absorptie en extinctiecoëfficiënt theorie
- Loss-free incoherente interne reflectie
- Incoherente meervoudige interne reflectie
- Reduceerd substraat-temperatuureffecten
- Invalshoekeffecten
- Totale interne reflectie
- Samenhang van meervoudige interne reflecties