文档介绍：高等物理光学总结第二章1、场的概念、光场的概念答:场是带有某种物理量的空间光场是一定频率范围内的电磁波,(有光波存在的区域)2、什么是光子起伏及其对测量的影响答:经典理论认为电磁场不是量子化而是连续的,不考虑测量时的随机起伏。任何检测仪器或记录介质,本身必然都有噪声,当被测光不太弱时,方可以认为噪声主要由检测装置造成的,而对于很弱的光强,光子起伏和检测仪器的起伏均须加以考虑。在近代某些遥感或天文测量中,须考虑光子密度起伏。3、电磁波的边界条件即:电场强度(磁场)矢量切向分量连续,电位移矢量法向连续4、以平面波为例分析电磁波的基本性质答:横波性,即电磁波传播方向与电场方向及磁场方向都垂直电矢量与磁矢量相互垂直E和H同相位,振幅大小成正比能量密度:平面电磁波的电场能量和磁场能量相等能流密度:在均匀无限大介质中,平面电磁波的能流密度大小为能流密度与相速度的乘积5、为什么把电场强度E作为光矢量答:光波中包含有电场矢量和磁场矢量,从波的传播特性来看,他们处于同等的地位,相互激励,不能分立;但从光与物质的相互作用来看,其作用不同,在一般情况下,磁场远比电场弱,甚至不起作用。实验表明使胶片感光的是电场,引起人眼视觉作用的也是电场。另外一方面,物质中的带电粒子受到电场力的作用而引起的运动远比受磁场的影响大,即使物体是静止状态下,电场也会产生作用。因此通常把光波中的电场矢量E称为光矢量,把电场E的振动称为光振动。第三章1、对光场进行标量处理的前提条件答:衍射孔径比波长要大得多不要在太靠近孔径的地方观察衍射场2、为什么波动方程的解可以用复数表示答:依据一个定理即如果复值函数是是实系数线性微分方程的解,那么其实部也是该方程的解,所以我们可以在复数域内去寻找波动方程的解,当需要知道其解的实际物理意义时,取复数解的实部即可。(注意:干涉波与波场之间的非线性运算时,必须把每个场先取实部然后进行运算)3、波前、波阵面、波失、波动等的概念,及它们之间的差异答:一个波自波源出发,在介质中向各个方向传播,某一时刻波动到达的各点所组成的面叫该时刻的波前,一般波前是指波场中任一所考察的平面。通常称波动中位相相同的各点组成的面为波阵面或等相面。从定义上来说,波面与波阵面是等价的,都是指某一时刻振动位相相同的点连接所组成的曲面,是三维空间里的曲面族。而波前则是最先到达观察点的波面,它可以看成是波面(或波阵面)的一个特例。波动是振动状态在空间的传播,即一个振动的波源使周围空间或介质产生振动并向四方扩展的现象。波矢为一个矢量,其大小为波数,其方向表示波阵面的的法线方向,即相速度的方向。4、波数和空间频率的概念答:波数和空间频率都是用来描述光波的空间周期性。波长的倒数可称为光波场在光传播方向上的空间频率,光波的空间频率是观察方向的函数。在波传播的方向上单位长度内的波周数目称为波数(常写为k),其倒数为波长,但在物理光学中,一般定义波数:。5、光电测量中哪些量是不可以直接测量的答:某一几何点处的光强某一理想瞬间的光强光场E的位相(引入参考光)光场E的偏振方向(借助偏振片)光波的传播方向,即波面法线方向(借助光阑、透镜)6、平面波、球面波、柱面波之间的关系答:光振动在空间的分布按波面形状可分为平面波、球面波、柱面波。对于衍射理论而言,以柱面波、平面波、球面波为基本单元推导是等价的,因为可把球面波分解为平面波的迭加,或把柱面波分解为球面波的迭加第四章1、什么是准单色光答:对于一个实际的表观频率为的振荡,若其振幅随时间的变化比振荡本身缓慢得多,则这种振荡的频谱就集中于附近的一个很窄的频段内,可认为是中心频率为的准单色光。但在部分相干理论中引入两个准单色条件,满足以下两个条件的光可以看成准单色光:1)光的谱线很窄,有效谱宽远小于平均频率,即2)光路中从光源到干涉区域所涉及到的最大光程差远小于光的相干长度,或对持续有限时间的等幅振荡,如果其振荡持续时间很长,满足以及的光场可看成准单色光。准单色光还可分为理想准单色光和实际准单色光,前者各频率成分位相存在一定的固定关系,后者位相为随机量,不具备这种固定关系。2、空间频率的物理意义与计算答:当研究平面光波(非单色光)沿传播方向的复振幅分布时,每个空间频率对应于一束一定波长的单色光。当研究一个平面上单色光波的复振幅时,每组空间频率对应于一个沿一定方向传播的单色平面波。当将空间频率的概念推广到其他量的周期分布时,以非相干光成像问题时,要研究光强的空间分布问题;按照傅里叶分析方法,一个平面上的光强也可以分解为许多用二维函数表示的光强周期分布。这时代表不同的光强分布的空间频率,而并不代表向某个方向传播的单色平面波。3、角谱的概念与物理意义答:对任一平面上光场分布作空间的二维傅立叶变换,得到光信号的空间频谱为角谱,由于不同空间频率的分量代表不同方向传播