光波場(chǎng)的描述

光波場(chǎng)的描述第一頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日波動(dòng)的特征波，振動(dòng)的傳播。振動(dòng)在空間的傳播形成物理量在空間的分布，形成波場(chǎng)。波動(dòng)的最基本特征是具有周期性。第二頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日光波場(chǎng)具有時(shí)間和空間兩重周期性

波場(chǎng)中任一點(diǎn)：具有振動(dòng)的周期性，即時(shí)間周期性，用振動(dòng)的周期T描述。第三頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日任一時(shí)刻：波場(chǎng)具有空間分布的周期性，即物理量在空間作周期分布，用波長(zhǎng)λ描述。

第四頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日一.一維平面簡(jiǎn)諧波單色平面波—振幅與傳播方向均不變?波函數(shù)：沿z軸正向傳播的一維平面波相位--隨k,z變化相位增大稱為滯后相位減小稱為超前可用§2-1

簡(jiǎn)諧波的數(shù)學(xué)描述第五頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日等相面(波面)：波場(chǎng)中相位相同點(diǎn)的集合

波面推移速度

相速(波速)=定值第六頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日?時(shí)空周期性波的時(shí)間周期性波的空間周期性周期空間周期

頻率

空間頻率

角頻率

空間角頻率時(shí)空量聯(lián)系空間周期時(shí)間周期第七頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日光波場(chǎng)的復(fù)振幅描述

由于可以用復(fù)指數(shù)的實(shí)部或虛部表示余弦或正弦函數(shù)，所以可以用復(fù)數(shù)來(lái)描述光波的振動(dòng)。指數(shù)取正號(hào)第八頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日定態(tài)光波的頻率都是相等的，可以不寫(xiě)在表達(dá)式中。定態(tài)部分，即與時(shí)間無(wú)關(guān)部分為復(fù)振幅包含了振幅和位相，直接表示了定態(tài)光波在空間P點(diǎn)的振動(dòng)，或者說(shuō)復(fù)振幅表示了波在空間的分布情況。所以，凡是需要用振動(dòng)描述的地方，都可以用復(fù)振幅代表。

光波場(chǎng)在r點(diǎn)的強(qiáng)度第九頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日波矢(波矢量)：方向指向波的傳播方向傳播(常)數(shù)等相面：二.三維平面簡(jiǎn)諧波第十頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日三維平面簡(jiǎn)諧波波函數(shù)第十一頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日空間周期空間頻率空間角頻率三維第十二頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日矢量表示空間頻率矢量空間角頻率矢量基本關(guān)系：盡管各方向的空間頻率不同—沿波的傳播方向波場(chǎng)的空間周期恒為?？臻g頻率恒為。結(jié)論：一組空間頻率對(duì)應(yīng)于沿一定方向傳播的一列單色平面波。第十三頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日波函數(shù)用空間頻率表示考察方向與波傳播方向夾角第十四頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日解：例2.1

真空中一波長(zhǎng)為,振幅為

E0平面波，其波矢方向在

x-z平面內(nèi)，且與z軸夾角為。求波函數(shù)表達(dá)式及

xyz方向的空間頻率和空間周期。第十五頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日沿Z軸正方向傳播的平面波沿Z軸負(fù)方向傳播的平面波第十六頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日三.球面波?發(fā)散球面波方向沿徑向背離球心S假設(shè)離球心（光源）單位距離處的光強(qiáng)為，P點(diǎn)處光強(qiáng)，球面面積為能量守恒：第十七頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日平面波---球面波當(dāng)且所考察面積趨于零時(shí)的情形考察場(chǎng)點(diǎn)與光源距離遠(yuǎn)大于光源線度—球面波場(chǎng)考察波場(chǎng)區(qū)域遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于r，考察區(qū)域?yàn)槠矫娌▓?chǎng)第十八頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日?會(huì)聚球面波方向指向球心的球面波第十九頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日§2.5

光的偏振態(tài)每一分子（原子）發(fā)光是隨機(jī)的、無(wú)規(guī)律的。①振動(dòng)面取各方向的幾率相等，②各波列間無(wú)相位關(guān)系。自然光等效看作兩個(gè)相互垂直的光振動(dòng)。①兩個(gè)光振動(dòng)具有相等的振幅（強(qiáng)度），②兩個(gè)光振動(dòng)無(wú)固定相位關(guān)系。xyz“∣”：平行振動(dòng)分量（

p分量）“

?

”：垂直振動(dòng)分量（

s分量）1、自然光：第二十頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日2、部分偏振光：光矢量在某一方向的振動(dòng)強(qiáng)于垂直于該方向的振動(dòng)。3、線偏振光（平面偏振光、完全偏振光）：光矢量的振動(dòng)方向始終在一個(gè)平面內(nèi)。第二十一頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日4、圓偏振光和橢圓偏振光：若光矢量

E隨時(shí)間勻速旋轉(zhuǎn)，其端點(diǎn)在垂直于傳播方向的平面上的軌跡為圓，則稱為圓偏振光；如果軌跡為橢圓，則稱為橢圓偏振光。右旋圓（橢圓）偏振光左旋圓（橢圓）偏振光第二十二頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日右旋左旋圓（橢圓）偏振光可看成兩個(gè)同頻率、振動(dòng)方向相互垂直、有固定相位差的線偏振光的合成。⑴圓偏振和自然光、橢圓偏振光和部分偏振光的區(qū)別在于：圓偏振光和橢圓偏振光相互垂直的