物理光学Chapter_1new

《物理光学Chapter_1new》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第一章光的电磁理论1-1麦克斯韦方程组基本物理量E，D，H，B，Q，I一、积分形式静态动态用于考察介质中一定空间范围里电磁场量，例如边界附近二、微分形式考察空间给定点处的场量1-1静态电磁场规律（dF/dt=0，F=D,E,B,或H）1-1时间变化的引入交变的磁场电场交变的电场磁场1-1麦克斯韦方程组的积分形式1-1积分形式微分形式有关闭合曲面的积分有关环路积分1-1麦克斯韦方程的微分形式1-1场量并不独立，物质方程建立它们之间的联系1-2电磁场的波动性波动方程设无限大各向同性均匀介质中，=0，j=01-2光速介质中v真空（空气）中

2、折射率n=c/v=1-3平面电磁波沿z方向传播的平面波沿任意方向K传播的平面波波函数用复数表达的优点：简化计算。如可分离空间和时间变量。1-3沿k方向传播平面波复振幅的直角坐标表达k=k0

3、k

4、，k0=(cos,cos,cos)，

5、k

6、=2/k0rxzy1-3复振幅的共轭光强与复振幅的关系1-3平面电磁波的性质（1）kE，kB(横波性)（2）EBk0，E和B构成右手螺旋系（3）E和B同位相，k0是常矢量，B、E是谐振矢量k0EB1-4球面波和柱面波球面波球对称一维平面波振幅随传播距离下降A1为离光源单位距离处的振幅柱面波

7、柱对称一维平面波振幅随传播距离下降，下降速率小于球面波当r时，二者平面波1-5光波的辐射原子发光—电中心振荡电偶极子辐射模型距离谐振偶极子很远的地方考察辐射球面波，幅度随角变化E在p和r的平面内，E、B和k组成右手螺旋系pkBE1-5辐射能坡印亭矢量S—单位时间内通过垂直于传播方向的单位面积的电磁能量S的平均值=1-6电磁场的边值关系两种不同介质界面处，电磁场必须满足的条件。由麦克斯韦方程组的积分形式导出。两个封闭曲面积分导出B和D两个环路积分导出E和H1-6闭合曲面积分环路积分1122n2n1nhA112

8、2tADBCt2t11-6边值关系1-7光在两介质界面上的反射和折射反射定律和折射定律（三种光传播方向的关系）将入射光E1，反射光E1’和透射光E2代入边值关系，该式总是成立，故k1k’1k2’112n1n21-7菲涅尔公式（三种光的振幅和位相关系）入射面：k1和界面法线n所构成的平面任意偏振状态的光矢量E可以分解为s分量Es（电矢量垂直于入射面）和p分量Ep（电矢量在入射面内）n入射面k1EpEEs界面1-7菲涅尔公式推导的依据（1）电、磁边值关系（1-63）（2）电、磁比例关系1-7菲涅尔公式的表达（1=入射角，2=折射角）图1-2

9、4n1n2（从光密到光疏）菲涅尔系数曲线图1-24的特点（1）tstp1=0时，rs<0，rp>0，

10、rs

11、=

12、rp

13、，反射光和入射光反相190时，rs=rp=-1，反射光和入射光反相上述两个反相称为“半波损失”nE1pE1sE’1sE’1pk’1sk1pn图1-24的特点（2）1+2=90时，rp=0反射光中没有平行分量，只有垂直分量此时对应的入射角1称为布儒斯特角B菲涅尔公式的演示课件：p-反射系数，s-反射系数，p-透射系数，s-透射系数图1-26的特点从光密到光疏，当入

14、射角1=c（临界角）时，1>=90，反射系数r=1此现象称为全内反射1-7反射率和透射率（三种光的能量关系）推导依据：坡印亭矢量的平均值或光强，该光强不仅与复振幅的模平方成正比，也与介质材料性质有关要点：把垂直于传播方向的光强投影到界面上，得到界面上的能量反射率Ri=W’1i/W1i，透射率Ti=W2i/W1i，i=s或p由此得到P.31中式(1-86)(1-89)1-7能量守恒界面上产生的偏振光（反射光无平行分量）1+2=90，2=90-1sin1=n2sin2/n1=ncos1，tg1=tgB=n1-8全内反

15、射sinc=n开始发生全内反射若1>c，sin2>1保持sin1、cos1不变，同时用1表示有关2的各量：以上各量代入菲涅尔公式（1-73）和（1-77），可见反射率为复数，且有

16、rs

17、=

18、rp

19、=1，表明光能全部返回，没有透射。s和p分量之间的位相差=s-p由（1-102）决定。1-8全内反射时，s和p分量之间有位相差=s-p，（1-102），可用于产生偏振光速逝波设界面在z=0平面内，全内反射发生时，透射光表明：（1）振幅沿z轴按指数规律衰减（2）位相沿x轴传播，故等位相面垂直于等幅面1-9光波在金属表面的透射和反

20、射金属的电导率满足/()>>1，内部电荷密度=0，表面电流密度j=E，麦克斯韦方程为1-9从麦克