文档介绍：第2竟波动光学引论
;
特定波段的电碟波e主要的电磁性质
e光强一一平均电磁能流密度e自然光的偏振结构
51
e波动的时空属性e定态波&脉冲波
e定态波的标量表示定态波函数的复数形式
e平面简谐波函数e球面简谐波函数
复振幅概念
e平面波的复振幅及其特点
e球面波的复振幅及其特点
e复杂波场的基元波
52一
e波动的时空属性
波动一一扰动在空间的传播,
一一运动状态,在空间的传播。
波源与波场一一
波源激发扰动,由近及远,
波及空间一一必然涉及关于波传播的运动学描
述和波生成的动力学机制。
扰动同时到达的空间各点形成一个面一一等相面,
诸如
球面波,平面波,高斯波,......
等相面随时间在空间推移一一这就是波动的时空属
性,区别于籼子运动的时空图象。
53一
e定态波&脉冲波
在观测时间中,波源发振短暂,产生尖锐的波包,在空
间推移一一脉冲波,
超短脉冲激光,
f104s=10冉
仿=
天津大学精仪系,
1985年,采取碰撞锁模技术,产生超短脉冲激光,达
30A!当时为达5占.
用于宽带谱研究,瞳态谱研究,非线性光学研究。
54一
在观测时间中,光源作持续稳定的振荡,波场中各点
皆以同一频率作稳定的振荡一一定态波,
实际背景是,若r107710%,
光扰动周期7一104,
即光源一次持续稳定振荡含10个振动,可视为定态
了。
简言之,定态波场中,各场点的扰动具有两个特点频
率单一,振幅稳定。
55一
s定态光波的标量表示
电磁波光矢量分量标量
P
E
{一一E一一U
经一系列物理考虑,简化了对光波的数学描写一一可以标
量波表示。
定态光波的标量表示
U=4pjcosfotpp
反映了振幅稳定频率单一特征。不过,在一些场
合,还要注意到光波的矢量性,警如,光的相干条件,涉及
光的偏振。
56
e波丽数的复数形式
D4peosfotp0
=4jeorefy
=
注意复数表示复数对应,
对应关系不是相等关系。
e平面简谐波函数
D=
于是,其复数形式为
一水、
,设p,=0
场点位置矢量r
平面波波矢k
k指向等相面法线方向,波传播方向,
厂二萼平面波的特征矢量
5
e球面简谐波函数
Db6.=4mcosftut合gp
于是,其复数形式为
D=,=0
二Qet
7
e复振感概念
对于定态波,时间频率单一,e加靠边陷立,而振幡的
特征。
为此,定义
复振幅苡鲈=A焖eipfp
。平面波复振幅
一设心
Dfm=
+hg+
=
+
=
特点有两个,振幅为常数,相因子为线性型。
强调,线性相因子系数一传播方向
58一
e球面波复振幅
发散球面波
Dp=史e
一认VRTJF子
v一五,
又理解,
k与r正平行,
kr=左
会聚球面波,白发敬球面波。0会林球面波
k与反平行,kr=
于是
De
一
rV
上述两种情况,点源均位于坐标原点。
若考虑一般情况,
点源Ofey,zJ,场炉PfogzJ
球面波复振幅分布函数为
应@=萼e蛐7二彻鬼沂+砂%羿十伐啾,
强调;相因子的#号,反眨聚散性;聚散中心在fy
59一
e复杂波场的基元波
球面波与平面波
联想,物理学中的点模型,
质点、点电茨、点光源,
理论框架的基石之一,
概念体系的源头之一
注意
在波动光学中,却有两种基元成分可供选择
不仅点光源激发的球面波,
也选平面波
以后将介绍
衍射的球面波理论与衍射的平面波
理访。
60
即光功率密度1IPAnmz,
其实,它来自平均能流密度
广不a=
=1EfxH
EM
UilJ=fpcovfetpp川
OC42伪戈.
则
根寿光强IP=42,合理,
与复振帽关系;
WP=
复共转wfp=4pef