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Stokes-Beziehungen Stokes relations

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Die Stokes-Beziehungen, benannt nach George Stokes, bezeichnen in der physikalischen Optik die relative Phase einer elektromagnetischen Welle, die an einer Grenze zwischen Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes reflektiert wird. Darüber hinaus setzen sie auch die Transmissions- und Reflexionskoeffizienten für die Wechselwirkung in Beziehung. Ihre Ableitung beruht auf dem Argument der Zeitumkehr, so dass sie nur gelten, wenn keine Absorption im System vorhanden ist. und In physical optics, the Stokes relations, named after Sir George Gabriel Stokes, describe the relative phase of light reflected at a boundary between materials of different refractive indices. They also relate the transmission and reflection coefficients for the interaction. Their derivation relies on a time-reversal argument, so they only work when there is no absorption in the system. Explicit values for the transmission and reflection coefficients are provided by the Fresnel equations

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In physical optics, the Stokes relations, named after Sir George Gabriel Stokes, describe the relative phase of light reflected at a boundary between materials of different refractive indices. They also relate the transmission and reflection coefficients for the interaction. Their derivation relies on a time-reversal argument, so they only work when there is no absorption in the system. A reflection of the incoming field (E) is transmitted at the dielectric boundary to give rE and tE (where r and t are the amplitude reflection and transmission coefficients, respectively). Since there is no absorption this system is reversible, as shown in the second picture (where the direction of the beams has been reversed). If this reversed process were actually taking place, there will be parts of the incoming fields (rE and tE) that are themselves transmitted and reflected at the boundary. In the third picture, this is shown by the coefficients r and t (for reflection and transmission of the reversed fields). Everything must interfere so that the second and third pictures agree; beam x has amplitude E and beam y has amplitude 0, providing Stokes relations. The most interesting result here is that r=-r’. Thus, whatever phase is associated with reflection on one side of the interface, it is 180 degrees different on the other side of the interface. For example, if r has a phase of 0, r’ has a phase of 180 degrees. Explicit values for the transmission and reflection coefficients are provided by the Fresnel equations Die Stokes-Beziehungen, benannt nach George Stokes, bezeichnen in der physikalischen Optik die relative Phase einer elektromagnetischen Welle, die an einer Grenze zwischen Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes reflektiert wird. Darüber hinaus setzen sie auch die Transmissions- und Reflexionskoeffizienten für die Wechselwirkung in Beziehung. Ihre Ableitung beruht auf dem Argument der Zeitumkehr, so dass sie nur gelten, wenn keine Absorption im System vorhanden ist. Bei der Reflexion des einfallenden elektrischen Feldes an einer Grenzfläche zweier dielektrischer Materialien, ergeben sich die Amplituden des reflektierten und in das zweite Medium übertragenen Feldes zu und , wobei und die Amplitudenreflexions- bzw. -übertragungskoeffizienten sind. Da keine Absorption auftritt, ist dieses System reversibel (vgl. zweite Abbildung, wo die Richtung der Strahlen umgekehrt wurde). Im Falle einer tatsächlichen Umkehr des Prozesses gäbe es Teile der einfallenden Felder ( und ), die selbst übertragen und an der Grenzfläche reflektiert werden. In der dritten Abbildung wird dies durch die Koeffizienten und dargestellt. Die Zusammenhänge müssen nun so in Einklang gebracht werden, dass die zweite und dritte Abbildung übereinstimmen, das heißt, der Strahl x hat die Amplitude und der Strahl y die Amplitude 0 hat. Daraus ergeben sich die Stokes-Beziehungen: und Das interessanteste Ergebnis hierbei ist . Welche Phase auch immer mit der Reflexion auf der einen Seite der Grenzfläche verbunden ist, sie ist auf der anderen Seite der Grenzfläche um 180° verschoben. Wenn zum Beispiel eine Phase von 0° hat, hat die Phase 180°. Die Werte der Transmissions- und Reflexionskoeffizienten in Abhängigkeit von der Polarisation werden durch die Fresnel-Gleichungen geliefert.

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