文档介绍：9S6
物理光学复****与总结
一光的电磁理论(约25%)
各参数的物理意义,掌握时谐平面波的时间空
间周期性及相关计算;
;
,
掌握能流反射率和透射率的计算方法,掌握不
同偏振光入射时反射波和透射波的偏振态变化,
掌握全反射角和布儒斯特概念、公式及计算。
光波
光波的频率极高,为方便起见,通常采用波长表征。
光波的光谱范围为1mm~10mm,包含红外线、可
见光、紫外线。
C
介质中的光速:U=
(n=√s,)
E,&rou
此速度为光波的相速度,方向为光波的波矢方向。
对于一般的非铁磁物质,有F1,=n=√6
真空中的光速:C
≈×100m/s
波面:波传播时,任何时刻振动位相总是相同的点
所构成的面。
平面波:波面形状为平面的光波。
均匀平面波:波面上的场矢量都相等的平面波。
时谐(均匀)平面波:空间各点都以同一频率作正弦
或余弦振动的均匀平面波。
时谐均匀平面波数学描述简单,能反映光波的基本
特征。时谐均匀平面波作为描述光波的基本波型,
复杂光波可由不同均匀平面波叠加而成。
时谐均匀平面波的特解」
若单色平面波沿z方向传播,对应频率为o的时谐
均匀平面波的特解为
电场振幅矢量,方向为时谐电场的振动方向
E(x,1)EoSo(-÷)+初
相位
H(z,)0so(t-=)+
磁场振幅矢量,方向为时谐磁场的振动方向
各参数的物理意义
时谐均匀平面的特解
理想的时谐平面波是在时间上无限延续、在空间
上无限延伸的光波,具有时间、空间周期性。
时间周期性:单位时间相位的变化
用周期(T)、频率(ν)、圆频率(ω)表征。
O=2TV
2T
空间周期性:单位长度相位的变化
用波长(λ)、空间频率(仁=1λ)、空间圆频率/波
数(k)表征。
2丌
k=2丌f
时间与空间周期性通过速度相互联系:U
k
时谐均匀平面的特解
,
cos o(
q
H(1)=B0coso(-)+9
借助时空周期性U
电场和磁场可表目示为更常用的形式
E(z, t)=Eo cos Cat Hikzi t o)
H(z, t)=Ho cos(pt Hkz I+Po)
时间周期性空间周期性
等效真空程(光程)
2:真空中的波长相同时间内,同
介质中的波长
一单色光在两介
介质折射率质内传播的路程
质中的波数烟
不相等,走过的
真空中的波数光程相等
为保证介质中z几何路程
与真空中z几何路程所对应
的相位变化量相等,则
λ=nz
光程
复数表示
E=Eo coS(Ot-kz+o)
Eo. Relexpl-i(at-kz+o)I
为简化书写,常去掉取实部符号
复振幅
可以用复振幅表
示光波的条件
E=Eo exp[-i(at-kz +o)
单色光
Eo expli(kz -o)]exp(iat)
复振幅E,包含了与空间坐标
相关的位相因子,与时间无关。
沿任意方向传播的时谐平面波
E=E, expL-i(ot-kr+P)I
k波矢
如k的方向余弦为:
(cos a, cos B, cos r)
k的方向:
相位沿空间最大变化率
则kx=k·cosa
方向。在各向同性介质
k =k cos B
中,k与S方向一致,
k
k·cOsy
但在各向异性介质中,
其方向一般不同。
k=√kx2+ky2+k2