Ebene Wellen an Grenzflächen

Zusammenfassung

Die Wechselwirkung elektromagnetischer Wellen mit Materie beruht auf Elementarprozessen, die darin bestehen, daß das Wellenfeld Moleküle, Atome oder freie Elektronen zu elektrischen (gegebenenfalls auch magnetischen) Dipolschwingungen anregt und sie damit zur Aussendung von Sekundärstrahlung veranlaßt. Der einzelne Elementarstrahler strahlt (isotrope Polarisierbarkeit vorausgesetzt) vorwiegend senkrecht zur Richtung des anregenden elektrischen Feldes rundum ab, in Feldrichtung dagegen nicht („Hertzsche Dipolstrahlung“, s. Abschnitt 10.1). In einem unendlich ausgedehnten, homogenen, isotropen Medium setzen sich die von einer ebenen Welle angeregten Sekundärwellen aller Elementarstrahler ebenfalls zu einer ebenen Welle mit gleicher Ausbreitungsrichtung wie der der anregenden Welle zusammen. Die seitwärts oder rückwärts gerichtete Strahlung aller Elementarstrahler interferiert zu Null. Diese Interferenz wird gestört, wenn in einem Teil des Raumes alle Elementarstrahler fehlen, das Medium also begrenzt ist, oder wenn sich in einem Teil des Raumes Elementarstrahler mit anderer Polarisierbarkeit oder Anzahldichte befinden, also Medien verschiedener Dielektrizitätszahl (gegebenenfalls Permeabilitätszahl) aneinandergrenzen. An derartigen Grenzflächen entstehen daher meist „Rückwärtsstrahlung“, Reflexion, und Richtungsänderung der „Vorwärtsstrahlung“, Brechung.