Эффект ГусаСогласно практической транскрипции, правильным вариантом передачи немецкой фамилии Goos является Гос; встречается также транслитерационный вариант Гоос (например, здесь). — Хенхен () — явление продольного сдвига (относительно траектории распространения волнового пучка) при полном внутреннем отражении.
На рисунке приведен пример сдвига Гуса — Хенхен для конечной плоской электромагнитной волны на границе оптических сред. Поверхностная волна переносит энергию ниже границы из левой части падающей волны в правую часть отраженной волны. Цветом отображается квадрат напряженности электрического поля. Показатель преломления верхней среды — 2, нижней среды — 1, угол падения 45 градусов. Сдвиг Гуса — Хенхен составляет 0,3 длины волны в вакууме.
История открытия В 1943 году Гус и Хенхен (Goos und Hänchen) разработали эксперимент, который показал, что при полном внутреннем отражении отраженный луч смещен относительно падающего. В 1947 году Гус и Хенхен опубликовали работу с результатами экспериментовF. Goos and H. Hänchen, Ann. Physik 1, 333 (1947).. Вскоре после этой публикации Артман (Artmann) теоретически обосновал это явлениеK. Artmann, Ann. Physik 2, 87 (1948). Начиная с уравнений Максвелла-Френеля, Артман рассмотрел только математическое выражения для падающей волны и полностью отраженного луча. Из разницы фаз между этими лучами Артман определил два выражения для сдвига — один для s-поляризации, другой для p-поляризации. В 1949 году Гус и Хенхен провели новые экспериментыF. Goos and H. Lindberg-Hänchen, Ann. Physik 5, 251 (1949). и подтвердили зависимость величины сдвига от поляризации. В 1964 г. Реми Ренар опубликовал работуR. H. Renard, Jornal of the optical society of America 54, 1190 (1964) в которой предлагает рассматривать сдвиг как результат того, что конечная падающая плоская волна, испытывающая полное отражение частично проходит в среду с меньшим показателем преломления. В 1972 году Эмбер () экспериментально обнаружил поперечный сдвигC. Imbert, Physical reviev 5, 787 (1972), предсказанный Ф. И. Фёдоровым в 1955 году (см. Сдвиг Фёдорова). В дальнейшем это явление изучалось теоретически и экспериментально, было расширено до случаев многослойных структур, обращено внимание на существование отрицательного сдвига Гуса — Хенхен.
Оценка сдвига Гуса — Хенхен
На рисунке приведена схема сдвига Гуса — Хенхен. W — ограниченная плоская волна. Ф1, Ф2 и Ф3 — три потока энергии, равенство которых вытекает из закона сохранения энергии. Из этого равенства Ренар вывел, что величина сдвига Гуса — Хенхен определяется зависимостями:
для s-поляризации (поляризации, перпендикулярной плоскости падения)
для p-поляризации (в плоскости падения)
,
где — диэлектрическая постоянная.
Литература
См. также Внутреннее отражение
Ссылки Моделирование сдвига Гуса — Хенхена K. Y. Bliokh, A. Aiello. Goos–Hänchen and Imbert–Fedorov beam shifts: an overview // J. Opt. — 2013. — Vol. 15. — P. 014001.
Категория:Оптические явления