Reflexion elektromagnetischer Wellen vs. Lichtreflexion

Elektromagnetische Strahlung wird von jeder Änderung des Brechungsindex reflektiert.

Für Licht, das von Schnee reflektiert wird, haben Sie eine Luft / Eis-Grenze, und der Brechungsindex von Luft beträgt etwa 1,0, während Eis etwa 1,3 beträgt, sodass Sie eine Reflexion erhalten. Tatsächlich erhalten Sie mehrere Reflexionen, weshalb Sie eine diffuse Streuung erhalten und warum Eis weiß aussieht.

Bei HF-Wellen, die von der Ionosphäre reflektiert werden, wird der Brechungsindex der Ionosphäre durch die darin enthaltenen freien Wahlen geändert, sodass es zu einer Fehlanpassung des Brechungsindex zwischen der Luft mit sehr niedrigem Druck unterhalb der Ionosphäre und der Ionosphäre selbst kommt, was zu einer Reflexion führt. Es ist ein bisschen abgehoben zu behaupten, dass die Ionosphäre nur einen anderen Brechungsindex hat, aber das ist ein guter Ausgangspunkt. Wenn Sie genauer nachsehen möchten, siehe http://ecjones.org/physics.html und viele andere leicht zu googelnde Artikel.

Ich nehme also an, dass die Mechanismen im Grunde die gleichen sind.

Es war so eine einfache Frage, aber ihr habt so komplizierte Antworten gegeben :(

Es ist wirklich nicht so schwer zu beantworten: In beiden Fällen können wir die Reflexion als Licht (eine elektromagnetische Welle) modellieren, das durch ein Medium mit sich änderndem Brechungsindex geht. In beiden Fällen können wir es als Wellen oder Strahlen analysieren, aber es ist besser, beides als Wellen zu analysieren. In beiden Fällen werden Wellen reflektiert, wenn sich der Brechungsindex ändert (wie Rennie bereits betonte). In diesem Sinne ist es derselbe Mechanismus.

Technisch gesehen ist das, was in der Ionosphäre passiert, etwas komplizierter, da Radiowellen allmählich zur Erde zurückgebogen werden, anstatt an einer scharf definierten Grenze mit einer Diskontinuität im Brechungsindex reflektiert zu werden, aber das wird von tatsächlichen Benutzern ignoriert Funkkommunikation (z. B. Funkamateure) arbeiten in Bezug auf die (virtuelle) Höhe der relevanten Schicht der Ionosphäre (Schichten D bis F2). Siehe http://www.electronics-radio.com/articles/radio/basic_radio/propagation/ionospheric-hf-propagation.php für eine vereinfachte Erklärung der ionosphärischen Reflexion, http://www.qsl.net/zl1bpu/IONO/ iono101.htm für weitere Details.

Oh, es gibt noch einen anderen Aspekt, in dem sie sich unterscheiden: Da Eis und Luft beide Dielektrika sind, wobei Eis den höheren Index hat, ist die Reflexion phaseninvertierend. Das ist uns meistens egal, da die Phase sowieso in den diffusen Reflexionen verloren geht.

Aber da die Luft in der Ionosphäre leitfähig ist, müssen wir sie als Reflexion modellieren, bei der ein Medium dielektrisch und das andere leitend ist, sodass die Behandlung der Phase anders ist. Wenn es ein guter Leiter wäre, wäre die Reflexion phasenerhaltend; aber da die Ionosphäre ziemlich schwach leitet, ist die vollständige Behandlung elektromagnetischer Wellen in diesem Fall ziemlich schwierig und findet sich nicht in elementaren E&M-Texten: Man muss auf seltsame oder alte Quellen wie Frankel zurückgreifen, um sie vollständig analysiert zu sehen. Doch wie die QSL-Site-Referenz oben erwähnt, kann man manchmal die Auswirkungen der Phasenverzerrung in HF-Signalen hören, die von der Ionosphäre reflektiert werden. Der Unterschied ist also relevant.

Wenn ich darüber nachdenke, stellte sich meine eigene Antwort als komplizierter heraus, als ich erwartet hatte, als ich sie auch anstarrte;) Aber ich hoffe, sie hat Ihre Frage vollständiger beantwortet.

Zunächst einmal reicht die EM-"Perspektive" aus, um diese Art von Phänomen zu beschreiben, aber wenn Sie die Wechselwirkung zwischen Licht und einem Atom betrachten möchten, benötigen Sie die Beschreibung durch die Quantenelektrodynamik. Licht ist also keine EM-Welle aus allen Perspektiven!

Die Reflexion aufgrund der Ionosphäre und die, die Sie bei Schnee beobachten, sind die gleichen und werden als diffuse Reflexion bezeichnet. Da Schnee und Ionosphäre kein geordnetes/regelmäßiges Medium sind, beobachten Sie tatsächlich eine Reflexion in alle Richtungen. Bei einem Spiegel, bei dem die Atome regelmäßig beabstandet sind, erscheint die Reflexion nur in einer Richtung, die Snell-Descartes erklären.

Ich hoffe meine Antwort ist verständlich!

Ich bin wegen der hellen Flecken auf Ceres hier. Es hat nicht die dichte Atmosphäre der Ionsphäre, daher werde ich Ihnen eine Referenz zu den Phänomenen der Reflexion zitieren.

Dies wird von Philip M. Morse „Kapitel 7 Hndbk of Physics Vibrations of Elastic Bodies; Wave propagation in Elastic Solids Sec 4. Reflection from a Plane Interface, Surface Waves“ behandelt.

'(wäre die freie Oberfläche die Erdoberfläche, wären es SH-Wellen) wird ohne Typänderung und mit Amplitude -1 reflektiert. Mit anderen Worten, P- und SV-Wellen tauschen sich bei Reflexion aus, aber SH-Wellen bleiben SH-Wellen.'

Die Terminologie ist auf 3-99, er verwendet die physikalische Analogie von seismischen Wellen.

Kompressionswellen oder Longitudinalwellen = P

Scherung oder Quer = S

Scherwellen in einer horizontalen Ebene = SH

Die Analogie ist treffend und er deckt die Rayleigh-Reflexion ab und bezeichnet sie als "gedämpft", nicht gestreut.

In Teil 6 Optik Sec. 6 Reflexion und Brechung an einer Ebenengrenze

EU-Condon der Colorado University

Behandelt Snells Gesetz und Brewsters Angle.

Hier wird die Anwendung von Randbedingungen auf die Maxwellschen Feldgleichungen zurückgeführt

des § 3 Gl. 1.17

Normalkomponenten der Vektoren D und B Tangentialkomponenten von E und H **