第二、三次課、幾種光波及相關知識

1、1第二、三次課、幾種光波及第二、三次課、幾種光波及相關知識相關知識 一、光波的分類一、光波的分類二、簡諧平面波二、簡諧平面波三、球面波三、球面波四四* *、柱面波、柱面波五五*、高斯球面波、高斯球面波 內(nèi)容內(nèi)容2一、光波的分類一、光波的分類光波是電磁波，是高頻振動的電場 和磁場 在空間的傳播，因此光波可以用振動物理量 和 來表述。BEBE對光波進行分類： EBBE 在通常情形下，光波電場 和磁場 的振動方向隨著空間坐標和時間坐標而變化，因而描述光波的物理量 和 是矢量，即光波在本質(zhì)上是矢量光波在本質(zhì)上是矢量波波。1)、標量波和矢量波EBEE電場 和磁場 的波動具有相同的規(guī)律和形式。在光波與物質(zhì)

2、相互作用時，電場 起著主要作用，因此常用 來代表光波的波函數(shù)。 3在某些特殊的情況下，光波電場 和磁場 的振動振動方向方向不隨時間和空間變化，此時電場 和磁場 成為標量標量，因而這類光波成為標量波標量波。EBEB 光波傳播所占空間的維數(shù)稱為波的維數(shù)波的維數(shù)。大多數(shù)光波是三維波或者一維波，二維波只存在于某些極其特殊的情況。光波的維數(shù)與坐標的選取有關光波的維數(shù)與坐標的選取有關，例如，對于平面波，當坐標軸與波的傳播方向平行時就成為一維波，不平行時則成為三維波；對于球面波，在直角坐標系中傳播時成為三維波，在球坐標系里則可能成為一維波。 2)、一維波和三維波例如，在處理光波在均勻的各向同性的媒質(zhì)中傳播和

3、疊加問題時，可將矢量波分解為直角坐標系的三個分量，每一個分量波的振動方向都不隨著空間和時間變化，因而每個分量波都是標量波。 4二、簡諧平面波二、簡諧平面波1、一維簡諧波函數(shù)及其參量、一維簡諧波函數(shù)及其參量2、一維簡諧波的復數(shù)指數(shù)表示和矢量、一維簡諧波的復數(shù)指數(shù)表示和矢量表示表示3、三維簡諧平面波、三維簡諧平面波4、簡諧平面電磁波的性質(zhì)以及光強和、簡諧平面電磁波的性質(zhì)以及光強和輻照度輻照度 51、一維簡諧波函數(shù)及其參量、一維簡諧波函數(shù)及其參量(1)、一維簡諧波函數(shù)形式、一維簡諧波函數(shù)形式(2)、空間參量、空間參量(3)、時間參量、時間參量(4)、時間參量與空間參量的關系、時間參量與空間參量的關系

4、(5)、(簡諧波的簡諧波的)位相和位相速度位相和位相速度 6(1)、一維簡諧波的波函數(shù)可以寫成如下的形式： 當波函數(shù) 取余弦或正弦三角函數(shù)的形式時，對應的波動稱為簡諧波簡諧波或單色波單色波。E002( , )cos()E z tEzt(1) 振幅振幅 稱為波的位相位相或相位相位 02z稱為z點的初位相初位相 初位相初位相 波傳播的速度，波速度波速度對于一些實際光源，如激光，某些單色光源，它們發(fā)射出來的光波可以用簡諧波簡諧波來近似。很多復雜的光波可以用一系列的簡諧波簡諧波來疊加。 t=0傳播方向7(2)、空間參量波長波長：簡諧波具有空間周期性，波形變化一個周期時波在空間傳播的距離稱為波的空間周期空間周期，一維簡諧波的空間周期為波的波長波長；即為，具有長度的量綱L?？臻g頻率空間頻率：空間周期即波長的倒數(shù)稱為空間頻率空間頻率；f=1/ ，其量綱為L-1；對于三維波，空間頻率與考察點有關，所以空間頻率確切地說應是波沿著傳播方向的空間頻率?？臻g角頻率空間角頻率：k=2f，在數(shù)值上等于空間頻率的2倍，所以也稱為傳播數(shù)傳播數(shù)，k的符號表示一維波的傳播方向，當k0時，表示波沿著+z的方向傳播；當k0，z00時，球面波是發(fā)散的，k0時，球面波是匯聚的表示位相的傾斜當x0=y0=0時，觀察平面上將得到一系列同心圓環(huán)。 41課后要求：閱讀例課后要求：閱讀例1課后作業(yè)：課后作業(yè)：1.