波動光學基本原理(一)(理論學習者必看)

2021-02-08 光電資訊

近期光電資訊將為大家整理一些關于波動光學的基本原理,今天跟大家帶來的是「定態光波和復振幅描述」!希望各位光學人和學習光學專業的同學們好好學習一下!

波場中每點的物理狀態隨時間作周期性的變化,而在每一瞬時波場中各點物理狀態的空間分布也呈現一定的周期性--時空雙重周期性標量波:溫度、密度、……矢量波:電磁波、……張量波:固體中的聲波、地震波……

光波場的特性

波的周期性

光是交變電磁波,波長~500nm,頻率~1014Hz從傳播的角度看,是波動,是振動的傳播:用速度、方向、振幅等參數描述 從物理量分布的角度看,是交變的空間場:用電場強度、磁場強度等物理量描述 

定態光波的概念

定態光波的定義

(1)空間各點的擾動是同頻率的簡諧振動; 

(2)波場中各點擾動的振幅不隨時間變化,在空間形成一個穩定的振幅分布。發光波列的特點獨立、隨機發光t一次發光時間(一個波列):10 -8 s,包含106個周期。 

持續時間遠大于震動周期,因此可看做定態波場 

嚴格滿足上述要求的光波應當充滿全空間,是無限長的單色波列。

但當波列的持續時間比其擾動周期長得多時,可將其當作無限長波列處理。

任何複雜的非單色波都可以分解為一系列單色波的疊加;簡諧波(正弦波)是一種最簡單的定態光波,但是定態光波不一定是簡諧波,其空間各點的振幅可以不同,只需穩定即可。

定態標量波的數學描述:

電磁波都是矢量波,應該用矢量表達式描述。但對符合上述條件的定態光波,通常用標量表達式描述。

波矢的方向角表示:

球面波舉例—軸外

發散或匯聚的球面波:

用復指數的實部或虛部表示餘弦或正弦函數,用複數來描述光波的振動。

平面波和球面波的復振幅描述

以上就是跟大家整理的關于波動光學基本原理的第一部分,近期我們將會為大家帶來第二部分的內容,敬請期待!


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