Desplazamiento de fase de 180 grados de la onda transversal en la reflexión desde un medio más denso

Question

¿Puede alguien dar una explicación intuitiva de por qué se produce un desplazamiento de fase de 180 grados en el campo eléctrico de una onda EM, cuando se refleja en un medio ópticamente más denso?

Intenté buscarlo pero en todas partes el resultado es simplemente usado.La razón detrás de esto nunca se especifica.

Answer 1

Es fácil ver por qué hay un cambio de signo en el caso de que el campo eléctrico se refleje en una superficie conductora. El campo eléctrico excitaría una corriente en la superficie conductora, lo que a su vez obligaría a que el campo eléctrico fuera nulo en la interfase. Por lo tanto, el campo reflejado debe ser tal que anule el campo incidente en la superficie. De ahí el signo negativo.

En el caso de una interfaz dieléctrica se puede utilizar un argumento similar, pero con algunas diferencias. En este caso, no toda la energía se refleja. Parte de ella se transmite al material del otro lado de la interfaz. Sin embargo, debido a la conservación de la energía, la potencia que se transmite es siempre menor que la potencia incidente. Por lo tanto, la amplitud del campo transmitido es menor. Para satisfacer las condiciones de contorno, el campo reflejado debe tener un signo negativo para que pueda restarse de la amplitud del campo incidente para que coincida con la del campo transmitido.

Answer 2

Explicación matemática: El es porque la frontera es rígida y la perturbación debe tener un desplazamiento nulo en todo en todo momento en la frontera. Por el principio de superposición, esto sólo es posible si las ondas reflejadas y las ondas incidentes difieren en una fase de π, de modo que el desplazamiento resultante es cero.

Utilizando las leyes de Newton:Podemos llegar a la misma conclusión también dinámicamente. Cuando el pulso llega a la pared, ejerce una fuerza sobre la pared. Por la tercera ley de Newton Ley de Newton, la pared ejerce una fuerza igual y opuesta sobre la cuerda generando un pulso reflejado que difiere en una fase de π.

Fuente: página 374 de NCERT física clase 11 ,