Курсовая работа: Преломление света на границе раздела двух сред

уравнение отраженной плоской волны

где , , – оптические векторы падающей, отраженной и преломленной волн, – волновое число, – радиус-вектор произвольной точки.

Здесь мы используем соотношения скалярной теории, поскольку закон преломления одинаков для векторных и скалярных волн.

Из уравнений падающей и преломленной плоской волны следует, что на границе раздела двух сред у падающей и преломленной волн амплитуды могут быть различны, но должны совпадать значения эйконалов (этого требует условие физической реализуемости, так как иначе волна будет иметь разрыв на границе раздела):

Это равенство соблюдается на границе раздела, то есть для всех , перпендикулярных вектору нормали. Таким образом, выражение можно записать в виде:

при или: при

То есть , если . Выполнение этих условий возможно тогда и только тогда, когда . Таким образом, можно вывести формулировки закона преломления в векторной форме:

где – некоторый скаляр, или:

или:

Так как длина оптического вектора равна показателю преломления среды (, ), то из выражения и определения векторного произведения можно вывести классический закон преломления Снеллиуса.

Закон преломления:

Качественная часть закона:

Падающий луч, преломленный луч и нормаль к поверхности раздела двух сред в точке падения лежат в одной плоскости.

Количественная часть закона:

Произведение показателя преломления на синус угла между лучом и нормалью сохраняет свое значение при переходе в следующую среду:

Чтобы найти скаляр , домножим скалярно выражение на вектор нормали :

,

следовательно

,

где

Величина имеет большое значение в математическом аппарате расчета лучей на компьютере.

4. ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА

4.1. Описание структур данных

Исходные данные: