物理光學(xué)第1講-光的電磁理論基礎(chǔ)-球面波和柱面波

1物理光學(xué)工程光學(xué)（第三版）下篇物理光學(xué)2幾何光學(xué)：不涉及光的物理本性；依據(jù)基本實(shí)驗(yàn)定律＋幾何定理—>處理光的傳播、成像及應(yīng)用等，說(shuō)明光通過(guò)介質(zhì)時(shí)的現(xiàn)象?；疚锢砹浚翰妗⒐饩€（點(diǎn)、線、面）幾何光學(xué)是物理光學(xué)在波長(zhǎng)趨于零時(shí)的一種近似；幾何光學(xué)下篇物理光學(xué)3物理光學(xué)物理光學(xué)：研究光的物理本性、傳播規(guī)律的學(xué)科。波動(dòng)光學(xué)：把光這種物質(zhì)看成是電磁波。以波動(dòng)觀點(diǎn)討論光學(xué)問(wèn)題；采用波長(zhǎng)、相位等波動(dòng)概念描述；量子光學(xué)：把光這種物質(zhì)看成是能量子，即光子。以量子觀點(diǎn)討論光學(xué)問(wèn)

題。下篇物理光學(xué)4

第十一章光的電磁理論基礎(chǔ)第十二章光的干涉和干涉系統(tǒng)

第十三章光的衍射

第十五章光的偏振和晶體光學(xué)基礎(chǔ)第十一章光的電磁理論基礎(chǔ)5★十九世紀(jì)六十年代，麥克斯韋(Maxwell)在前人工作基礎(chǔ)上，完成了題為“電磁場(chǎng)的動(dòng)力學(xué)” 的論文，從而建立起經(jīng)典的電磁理論，即電磁 場(chǎng)的基本方程—麥克斯韋方程組。他在研究電磁 場(chǎng)理論的同時(shí)，還把光學(xué)現(xiàn)象和電磁現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái)，進(jìn)一步指出光也是一種電磁波。這種把光波當(dāng)做電磁波來(lái)處理的理論稱為光的電磁理論，它是波動(dòng)光學(xué)的理論基礎(chǔ)。第十一章光的電磁理論基礎(chǔ)6Maxwell光是一種電磁波Hertz光波就是電磁波光的電磁理論經(jīng)典光學(xué)現(xiàn)代光學(xué)重要理論基礎(chǔ)

本章敘述光的電磁性質(zhì)；光在均勻媒質(zhì)中傳播的基本規(guī)律；光波的疊加和復(fù)雜波分析的基本處理。第一節(jié)光的電磁波性質(zhì)7一、電磁場(chǎng)的波動(dòng)性（一）麥克斯韋方程組1、積分形式

高斯定理：

磁通連續(xù)定理：

法拉第電磁感應(yīng)定理：

安倍全電流定律

后面兩個(gè)公式反映了磁場(chǎng)和電場(chǎng)之間的相互作用。第一節(jié)光的電磁波性質(zhì)82、微分形式：第一節(jié)光的電磁波性質(zhì)9（二）物質(zhì)方程：描寫物質(zhì)在場(chǎng)作用下特性的關(guān)系式。Maxwell方程組物質(zhì)方程描述時(shí)變場(chǎng)情況下電磁場(chǎng)的普遍規(guī)律。第一節(jié)光的電磁波性質(zhì)10（三）電磁場(chǎng)的波動(dòng)性：交變電磁場(chǎng)在空間以一定的速度由近及遠(yuǎn)地傳播，形成電磁波點(diǎn)積為零，叉積與時(shí)間偏導(dǎo)成正比(11-13)(11-14)第一節(jié)光的電磁波性質(zhì)11第一節(jié)光的電磁波性質(zhì)12第一節(jié)光的電磁波性質(zhì)13二、平面電磁波及其性質(zhì)（一）平面簡(jiǎn)諧電磁波的波函數(shù)波動(dòng)方程的平面波解求解波動(dòng)方程，得通解（數(shù)學(xué)物理方法—達(dá)朗貝爾公式）f1和f2為兩個(gè)任意函數(shù)，代表以相同速度沿z軸正向和負(fù)方向傳播的平面波。通常選取沿z軸正方向行進(jìn)的形式第一節(jié)光的電磁波性質(zhì)14二、平面電磁波及其性質(zhì)（一）平面簡(jiǎn)諧電磁波的波函數(shù)波動(dòng)方程的平面波解，平面電磁波:電場(chǎng)或磁場(chǎng)在與傳播方向正交的平面上各點(diǎn)具有相同值的波。求解波動(dòng)方程，得通解（數(shù)學(xué)物理方法—達(dá)朗貝爾公式）f1和f2為兩個(gè)任意函數(shù)，代表以相同速度沿z軸正向和負(fù)方向傳播的平面波。通常選取沿z軸正方向行進(jìn)的形式

1、平面電磁波的波函數(shù)第一節(jié)光的電磁波性質(zhì)15

2、平面簡(jiǎn)諧電磁波的波函數(shù)相位是時(shí)間和空間坐標(biāo)的函數(shù)，表示平面波在不同時(shí)刻空間各點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)。第一節(jié)光的電磁波性質(zhì)16波函數(shù)：（11－25）（11－26）公式描述的波是一個(gè)具有單一頻率、在時(shí)間和空間上無(wú)限延伸的波。第一節(jié)光的電磁波性質(zhì)17（二）任一方向k傳播的平面簡(jiǎn)諧波的波函數(shù)復(fù)振幅：只關(guān)心光波在空間的分布。沿空間任一方向

傳播的平面波的波動(dòng)公式：（三）平面簡(jiǎn)諧波的復(fù)數(shù)表示和復(fù)振幅第一節(jié)光的電磁波性質(zhì)18（四）平面電磁波的性質(zhì)1、橫波特性：電矢量和磁矢量的方向均垂直于波的傳播