Physik III, Optik

• Phasensprung und Zeitumkehrinvarianz
Der Phasensprung bei Reflexion am optisch dichteren Medium ist prinzipieller Natur
und gilt für beliebige Einfallswinkel. Er ist Folge der Zeitumkehrinvarianz. In einfachen
Worten kann man diese Forderung so ausdrücken: Filmt man einen physikalischen
Vorgang und betrachtet dann den rückwärtslaufenden Film, muss das, was man da
sieht immer noch ein physikalisch möglicher Vorgang sein, also den Naturgesetzen
gehorchen.
Wir betrachten eine einlaufende Welle, die an einer Grenzschicht reflektiert wird.
Die Pfeile markieren die Ausbreitungsrichtung, die Symbole sind die Feldamplituden.
Filmt man den Vorgang und spult den Film rückwärts ab so erhält man zwei einlaufende
Wellen, die sich zu einer auslaufenden vereinen.
Gemäß dem Prinzip der Zeitumkehrvarianz muss der rückwärtslaufende Film einen
physikalisch möglichen Vorgang zeigen. Wenn also nach unten kein Licht austritt dann
müssen sich die Felder, die sich nach unten ausbreiten wegheben:
r 0 E t + t 0 E r =0
Die gestrichenen Größen r 0 und t 0 beziehen sich auf die Reflektion am optisch dünneren
Medium. Da
E r = r · E in
und
E t = t · E in
70