フレネル方程式の概要
フレネル方程式は、異なる媒体間の界面で電磁波がどのように振る舞うか、具体的には並行(p)偏光と垂直(s)偏光のための反射係数と透過係数を記述します。これらの方程式は、19世紀初頭にフランスの物理学者オーギュスタン・ジャン・フレネルによって導出され、彼の名を冠しています。
フレネル方程式の表現
フレネル方程式は、入射角(θ1)、屈折角(θ2)、および二つの媒体の屈折率(n1およびn2)の観点から表現されます。これらは、並行および垂直偏光に対する反射係数(rpおよびrs)と透過係数(tpおよびts)を計算します。
反射係数と透過係数の計算
反射係数:
- rs = (n1cos(θ1) – n2cos(θ2)) / (n1cos(θ1) + n2cos(θ2))
- rp = (n2cos(θ1) – n1cos(θ2)) / (n2cos(θ1) + n1cos(θ2))
透過係数:
- ts = (2n1cos(θ1)) / (n1cos(θ1) + n2cos(θ2))
- tp = (2n1cos(θ1)) / (n2cos(θ1) + n1cos(θ2))
これらの係数は、反射波と透過波の振幅比を入射波に対して表します。反射され、透過される電力の割合を示す電力反射係数と電力透過係数を得るために、振幅係数を二乗する必要があります。
電力反射係数と電力透過係数
電力反射係数(sおよびp偏光のため):
- Rs = |rs|2
- Rp = |rp|2
電力透過係数(sおよびp偏光のため):
- Ts = |ts|2
- Tp = |tp|2
フレネル方程式は、異なる媒体との電磁波の相互作用を理解する上で基本的であり、反射防止コーティング、光学デバイスの設計、さまざまな環境での波の振る舞いの研究など、さまざまなアプリケーションで不可欠です。