Плоскость падения

Понятие «плоскость падения» (plane of incidence). Стрелками показаны волновые векторы падающей (incoming) и отражённой (reflected) волн, а также вектор нормали. Волновой вектор преломлённой волны не нанесён.

Пло́скость паде́ния — плоскость, содержащая волновой вектор $\overrightarrow{k}$ волны, падающей на рассматриваемую поверхность, и вектор нормали $\overrightarrow{n}$ к данной поверхности. Понятие используется при анализе отражения и преломления электромагнитных (или, реже, упругих) волн на границе двух сред. При вертикальном ($\overrightarrow{k}\parallel \overrightarrow{n}$) падении волны это понятие теряет смысл.

Плоскостью падения, по сути, является не одна плоскость, а вся совокупность плоскостей, ортогональных произведению $[\overrightarrow{k}\times \overrightarrow{n}]$.

При рассмотрении изотропных сред слова «волновой вектор» в данном контексте можно заменить на «луч». Однако в случае анизотропных кристаллов луч не всегда сонаправлен с волновым вектором, а законы отражения и преломления привязываются именно к волновому вектору.

При зеркальном отражении волновой вектор ${\overrightarrow{k}}_r$ отражённой волны также лежит в плоскости падения, а если имеет место ещё и преломление, то волновой вектор ${\overrightarrow{k}}_b$ преломлённой волны оказывается в той же плоскости.

Понятие «угол падения». Красной стрелкой изображён волновой вектор падающей волны.

Угол $\theta$ между $\overrightarrow{k}$ и $-\overrightarrow{n}$ называется углом падения, угол ${\theta }_r$ между ${\overrightarrow{k}}_r$ и $\overrightarrow{n}$ — углом отражения, а угол ${\theta }_b$ между ${\overrightarrow{k}}_b$ и $-\overrightarrow{n}$ — углом преломления. Чаще всего ${\theta }_r=\theta$, а связь ${\theta }_b$ и $\theta$ задаётся законом Снеллиуса.

Для оценки коэффициентов отражения и преломления существенна поляризация падающей электромагнитной волны, а именно ориентация вектора напряжённости электрического поля $\overrightarrow{E}$ по отношению к плоскости падения. Если $\overrightarrow{E}$ располагается в плоскости падения, волна называется $p$-поляризованной. Если $\overrightarrow{E}$ перпендикулярен плоскости падения, волна называется $s$-поляризованной (от Шаблон:Lang-de = перпендикулярный). Согласно формулам Френеля, распределение интенсивности между отражённым и преломлённым лучами для $p$- и $s$- поляризаций различно.