Riflessione di Fresnel a incidenza normale

Un calcolatore di riflessione di Fresnel a incidenza normale trasforma due indici di rifrazione nella frazione di potenza luminosa riflessa quando un raggio colpisce di fronte un'interfaccia dielettrica piana. Inserisca n1 per il mezzo incidente e n2 per il secondo mezzo; lo strumento restituisce il coefficiente di riflessione in ampiezza r uguale a (n1 meno n2) su (n1 più n2), la riflettanza di potenza R uguale a r al quadrato, la trasmittanza complementare T uguale a uno meno R, le forme percentuali di entrambe, una stringa di formula chiara, passi di sostituzione e un breve messaggio che enuncia il risultato ottico. Studenti che controllano esercizi aria-vetro, progettisti di film sottili che stimano le perdite di una sola superficie e sviluppatori che scrivono test unitari di ottica hanno bisogno di quella stessa espressione in forma chiusa senza aprire un risolutore completo di campi elettromagnetici.

Cosa significa la riflettanza di Fresnel a incidenza normale

Quando un'onda elettromagnetica piana colpisce un'interfaccia piana tra due dielettrici omogenei e isotropi, parte della potenza ottica viene riflessa e parte trasmessa. L'ampiezza di ciascuna componente di polarizzazione dipende dall'angolo di incidenza e dagli indici di rifrazione dei due mezzi attraverso le equazioni di Fresnel. A incidenza normale l'angolo è zero, il piano di incidenza è indefinito e i coefficienti di ampiezza s e p collassano nello stesso semplice rapporto: r uguale a (n1 meno n2) diviso per (n1 più n2).

La riflettanza di potenza è allora il quadrato di quell'ampiezza, R uguale a r al quadrato, che si espande in ((n1 meno n2) su (n1 più n2)) al quadrato. Per mezzi non assorbenti la trasmittanza di potenza a incidenza normale è T uguale a uno meno R, o in modo equivalente quattro n1 n2 su (n1 più n2) al quadrato.

I controlli classici in aula usano aria verso vetro: n1 vicino a uno e n2 vicino a uno virgola cinque, il che produce R vicino al quattro percento—la familiare riflessione a superficie singola del quattro percento che i rivestimenti antiriflesso cercano di sopprimere. Quando gli indici sono uguali, r e R si annullano e tutta la potenza è trasmessa; quando l'interfaccia è invertita (vetro verso aria), R è la stessa perché il rapporto al quadrato è pari nella differenza di indici, mentre l'ampiezza con segno r cambia segno.

Ai docenti importa il rifiuto degli indici non positivi quanto l'aritmetica: uno studente che inserisce n uguale a zero o un segnaposto negativo è uscito dal dominio fisico di questo strumento, e un NaN silenzioso o un valore assoluto di riserva nasconderebbero quell'errore. Il percorso di verifica ricalcola ((n1 meno n2) su (n1 più n2)) al quadrato con lo stesso arrotondamento fisso usato per i campi pubblicati, così una risposta riuscita include sempre passi che Lei può affermare in test o fogli di lavoro.

Consigli pratici, limiti e ricerche correlate

Usi gli indici di rifrazione alla lunghezza d'onda di interesse quando la dispersione conta: vetro e plastiche cambiano n nella banda visibile, così una singola coppia n è un'approssimazione monocromatica. Mantenga entrambi gli indici nell'intervallo positivo pubblicato affinché il denominatore non collassi e la riflettanza non trabocchi verso un valore non finito che il risolutore deve respingere. Preferisca inviare numeri piuttosto che stringhe preformattate quando controlla il client; le stringhe numeriche sono accettate solo se corrispondono a un pattern numerico finito rigoroso.

Questa pagina punta a chi cerca un calcolatore di riflessione di Fresnel a incidenza normale, riflettanza dall'indice di rifrazione o riflessione del quattro percento del vetro online; non è uno strumento di curve di Fresnel dipendenti dall'angolo, né un calcolatore dell'angolo di Brewster, né uno strumento di angolo critico TIR, né un risolutore di stack multicapa di film sottili.

Preferisca questa capacità quando ha già due indici positivi e le serve solo la R e la T di una singola superficie frontale; se la fonte è una scheda materiale con n a diverse lunghezze d'onda, scelga prima la riga che corrisponde al laser o al LED. I controlli andata e ritorno sono semplici: ricalcoli ((n1 meno n2) su (n1 più n2)) al quadrato a mano o con una calcolatrice e confermi che eguaglia reflectance entro lo stesso arrotondamento a dodici decimali, poi verifichi che transmittance eguagli uno meno R.