《光辐射的电磁理论》PPT课件
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《电磁辐射及原理》课件
。
04
电磁辐射防护
电磁辐射防护标准
国际标准
国际上对电磁辐射防护有多个标 准，如国际非电离辐射防护委员 会（ICNIRP）制定的标准，主要
关注公众和职业暴露的限制。
各国标准
不同国家和地区根据自身情况制定 相应的电磁辐射防护标准，如美国 的FCC标准和欧洲的EN50501标准 等。
行业标准
针对不同行业的特点，如通信、电 力、铁路等，也有相应的电磁辐射 防护标准，以确保行业的安全和健 康。
电磁辐射在消防中的应用
03
消防员使用电磁辐射来寻找被困人员或探测火源，特别是在高
楼或地下室等密闭空间内。
06
总结与展望
总结
电磁辐射概念
电磁辐射是由电磁场源产生的，在空间传播的能量流。它 包括无线电波、微波、红外线、紫外线和可见光等。
电磁辐射的应用
电磁辐射在通信、医疗、军事、科研等领域有着广泛的应 用。例如，无线电波用于广播和电视信号传输，微波用于 卫星通信和雷达探测等。
电磁辐射原理
电磁辐射的产生依赖于电磁场源的物理特性，如电流、电 压和磁通量等。电磁辐射的传播遵循麦克斯韦方程组，其 传播速度等于光速。
电磁辐射的危害
长期暴露于高强度的电磁辐射下可能对人体健康产生负面 影响，如头痛、失眠、记忆力减退等。因此，应采取适当 的防护措施来减少电磁辐射的危害。
展望
新技术发展
雷达应用
雷达通过发送电磁波并分析反射回来的信号来探测目标，广泛应用于 军事、航空、气象等领域。
医疗领域的应用
磁共振成像（MRI）
MRI利用强磁场和射频电磁波来生成人体内部结构的详细图像， 帮助医生诊断疾病。
电磁波治疗
某些电磁波谱的辐射被用于治疗疾病，如微波和短波治疗。它们能 够深入人体组织，促进血液循环、消炎止痛等。
04
电磁辐射防护
电磁辐射防护标准
国际标准
国际上对电磁辐射防护有多个标 准，如国际非电离辐射防护委员 会（ICNIRP）制定的标准，主要
关注公众和职业暴露的限制。
各国标准
不同国家和地区根据自身情况制定 相应的电磁辐射防护标准，如美国 的FCC标准和欧洲的EN50501标准 等。
行业标准
针对不同行业的特点，如通信、电 力、铁路等，也有相应的电磁辐射 防护标准，以确保行业的安全和健 康。
电磁辐射在消防中的应用
03
消防员使用电磁辐射来寻找被困人员或探测火源，特别是在高
楼或地下室等密闭空间内。
06
总结与展望
总结
电磁辐射概念
电磁辐射是由电磁场源产生的，在空间传播的能量流。它 包括无线电波、微波、红外线、紫外线和可见光等。
电磁辐射的应用
电磁辐射在通信、医疗、军事、科研等领域有着广泛的应 用。例如，无线电波用于广播和电视信号传输，微波用于 卫星通信和雷达探测等。
电磁辐射原理
电磁辐射的产生依赖于电磁场源的物理特性，如电流、电 压和磁通量等。电磁辐射的传播遵循麦克斯韦方程组，其 传播速度等于光速。
电磁辐射的危害
长期暴露于高强度的电磁辐射下可能对人体健康产生负面 影响，如头痛、失眠、记忆力减退等。因此，应采取适当 的防护措施来减少电磁辐射的危害。
展望
新技术发展
雷达应用
雷达通过发送电磁波并分析反射回来的信号来探测目标，广泛应用于 军事、航空、气象等领域。
医疗领域的应用
磁共振成像（MRI）
MRI利用强磁场和射频电磁波来生成人体内部结构的详细图像， 帮助医生诊断疾病。
电磁波治疗
某些电磁波谱的辐射被用于治疗疾病，如微波和短波治疗。它们能 够深入人体组织，促进血液循环、消炎止痛等。
光学OPTICS教学课件：第一章 光的电磁理论
λ0
propagation
reflection refraction
polarization interference, diffraction
第一节 电磁理论基础
Maxwell’s Equations
AD
dS
V
dV
D E H B/
AB dS 0
CE
dl
t
AB
dS
CH
dl
AJ
dS
and
2 2
x2
1 v2
2 2
t 2
a
2 1
x 2
b
2 2
x 2
a
1 v2
2 1
t 2
b
1 v2
2 2
t 2
2 x 2
(a 1
b 2 )
1 v2
2 t 2
(a 1
b 2 )
If simple harmonic waves are solutions of wave equation, then harmonic wave (linear combination of S.H.W.) is also a solution.
E B
2E 2B
2E
0 0
2E t 2
0,
2B
00
2B t 2
0
• The solutions of Maxwell’s equations are wave-like, with both E and B satisfying the wave equations above.
• Electromagnetic waves travel through vacuum at the speed of
propagation
reflection refraction
polarization interference, diffraction
第一节 电磁理论基础
Maxwell’s Equations
AD
dS
V
dV
D E H B/
AB dS 0
CE
dl
t
AB
dS
CH
dl
AJ
dS
and
2 2
x2
1 v2
2 2
t 2
a
2 1
x 2
b
2 2
x 2
a
1 v2
2 1
t 2
b
1 v2
2 2
t 2
2 x 2
(a 1
b 2 )
1 v2
2 t 2
(a 1
b 2 )
If simple harmonic waves are solutions of wave equation, then harmonic wave (linear combination of S.H.W.) is also a solution.
E B
2E 2B
2E
0 0
2E t 2
0,
2B
00
2B t 2
0
• The solutions of Maxwell’s equations are wave-like, with both E and B satisfying the wave equations above.
• Electromagnetic waves travel through vacuum at the speed of
物理光学第一章光的电磁理论2讲学课件
振荡持续的时间越长，频谱宽度越窄。谱线宽度
与光波的波列长度都可以作为光波单色性好坏的
量度，两种描述是完全等价的。
37
1.4.1 光波场的时间频率谱
准单色光
如果等幅振荡持续时间 很长，满足
1
0
则其频谱宽度很窄，有
1
0 光波接近单色光，称为中心频率为0的准单色光。
38
1.4.1 光波场的时间频率谱
情况。
45
1.4.1 光波场的时间频率谱
光波的能量正比于电场振幅的平方。群速度是 波群等振幅点的传播速度，所以，群速度是光 波能量的传播速度。
光波从光疏媒质正入射或者掠入射到光密媒质，反射 波与入射波之间有半波损失。 例1 增透射膜（消反射膜）
镀 膜 使 n0n1n2 ,
无半波损
例2、增反射膜
n1n2且n1n0，
则有半波损
14
1.3.3 反射率和透射率
设单位时间投射到界面单位面积上的能量为Wi （能流）, 反射光和透射光的能量分别为Wr、Wt， 则定义反射率、透射率分别为 R Wr Wi T Wt Wi 不计吸收、散射等能量损耗，能量守恒有 W i W r W t， R T 1
则有半波损133反射率和透射率?设单位时间投射到界面单位面积上的能量为wi能流反射光和透射光的能量分别为wrwt则定义反射率透射率分别为wrwri15tiwtw1irtwwwrt不计吸收散射等能量损耗能量守恒有133反射率和透射率?光强为ii的平面光波以入射角1斜入射介质分界面则单位时间入射到界面上单位面积的能量为162011202011221cos211coscos22iirrttwnewnewne1cosiiwi133反射率和透射率?由此可以得到反射率透射率分别为wrrw2222cosritwntttt1711cosiwn133反射率和透射率?将菲涅耳公式代入可得到s分量和p分量的反射率和透射率表示式分别为2222p1212221212sintansintanssprrrr??182s2212211122p221222111212cossin2sin2cossincoscossin2sin2cossinspnttnnttn?133反射率和透射率?由上述关系式有11sspprtrt正入射10时1921212122124spspnnrrnnnnttnn?134全反射与全反射临界角?当光由光密介质射向光疏介质n1n2时存在一个对应290rsrp1的入射角光波全部返回第一介质称为全反射
光的电磁波理论.ppt
0r H 2
电磁波的能流密度－玻印亭矢量 单位时间内通过与波
的传播方向垂直的单位面积的能量。
光强I－玻印亭矢量的大小
S EH
光强I与光矢量E的平方成正比；
由于光的频率极高，对光信号的测量，一般探测器只能测 量到测量时间内的平均值。＜I＞－A2
波动光学中主要讨论光波的相对强度，常将光矢量振幅的 平方称为光强。I＝A2
1.1 光的电磁理论
1.1.1 麦克斯韦方程组 1.1.2 电磁波与光波 1.1.3 光波在各向同性介质中传播速度及 折
射率 1.1.4 电磁波的横波性 1.1.5 光波的能量分布－光强 1.1.6 光源 1.1.7 单色光波及其描述
12/8/2019 返回第1章
第1章 光的干涉
1.1.1 麦克斯韦方程组
空间各点的光波振幅不随时间变化，形成一个稳定的 振幅空间分布；
初始位相的空间分布与时间无关；
光波的波列在空间上无限延伸、光源发光时间无限长。
若波列是有限长的，则它在行进过程中，空间各点的振幅、位 相分布必定会随时间变化；
若光源发光时间是有限的，则所发波列经傅里叶变换后可发现， 这列光波可以看作是由不同频率的、无限长的平面单色光波的 线性组合而成的。
光谱 光强随波长的分布，不同光源有不同的光谱。 借助于光谱可对物质进行成分分析。
12/8/2019
返回
第1章 光的干涉
光的颜色与频率的对应关系
颜色 中心频率/Hz 中心波长/nm
红
4.5×1014
660
橙
4.9×1014
610
黄
5.3×1014
570
绿
5.5×1014
最新物理光学 第一章 光的电磁理论基础-Lu revised课件PPT
（一）电偶极子辐射模型（理想模型）
经典电磁理论把原子发光看成是原子内部过程形成的 电偶极子的辐射。
在外界能量的激发下，原子中电子和原子核不停运动， 以致原子的正电中心（原子核）和负电中心（高速回转电 子）往往不重合，且两者的距离不断变化，使原子成为一 个振荡的电偶极子。振荡电偶极子在周围空间产生交变的 电磁场，并在空间以一定的速度传播，伴随着能量的传递。
一. 电磁场的连续条件
连续条件：由麦式方程组可知，在没有传导电 流和自由电荷的介质中，磁感应强度B和电位 移矢量D的法向分量在界面上连续，而电场强 度E 和磁场强度H的切向分量在界面上连续。
E B/ t H D/ t •D 0 •B 0
E 1t E 2t H 1t H 2t D 1n D 2n B 1n B 2n
E＝Ae xpi(k[ rt)] r
平面波、球面波、柱面波 振幅不一样的物理根据？
本节重点内容
1、电磁波的平面波解（平面波、简谐波解 的形式和意义，物理量的关系，电磁波的 性质）
2、球面波和柱面波（定义、数学表达式） 3、光波辐射能与振幅的关系
36
光在介质分界面上的反射与折射
（1） Snell定律（传播方向） （2）菲涅耳公式（振幅、位相、能量和偏振等） （3）全反射和倏逝波
k 1 k '/1 和 k 2 /2 ,所 以 有 sin11sin22or
n1sin1n2sin2
三. 菲聂耳公式及其讨论
(一).
电磁理论 边界条件
反射定律、折射定律 菲涅耳公式
菲涅耳公式反射、折射---振幅、强度、能流
E 1s
E1s
n1
H 1P
k 1 k 1 1 1
H 1 p
物理光的基本电磁理论PPT课件
29
（2）E和H互相垂直
证明：
微分形式的E 麦 克斯B 韦方程组3式：
t
上式左侧代入E的 复数 表达式进行运算，得到
而
B
E
i B
ik
E
t
则3式演变为
B
1
k E
代入
k 2 v B k0 E
30
，上式又可写为
因此：E B且均垂直于k0代表的波的传播方向，
z
vt
4
定义某一时刻位相相同的各点所形成的包络面为波面。位相因 子：在任意时刻t，位相相同的各点必有同一z值，即各点位于 同一垂直于z轴的平面内，波面为一平面，故（3）、（4）式 所表示的波为平面简谐波。
A —电场的振幅
A — 磁场的振幅
2
z
vt
— 波的位相
位相是时间和空间坐 标的函数，表示平面 波在不同时刻空间各 点的振动状态。
9
一 积分形式的麦克斯韦方程组
1、静电场和稳恒电流磁场的基本规律
静电场高斯定理: 通过任意闭合曲面的电位移通量 （有源场）
静电场环路定律:电场强度沿任意闭合曲线的线积分 （保守场）
静磁场高斯定理:通过任意闭合曲面的磁通量 （无源场）
静磁场环路定律:磁场强度沿任意闭合曲线的线积分 (安培环路定律）
D d Q
24
二 平面简谐波
波函数中余弦位相因子
cos
2
z
vt决定着电场、
磁场随空间、时间的变化关系。
例如： t o时刻、z 0的位置为波峰；在另一时刻 t， 波峰位于 z vt 位置，由此可看出波的传播 及变化特点。
25
波函数的多种表达形式:
（1）
第11节光的电磁理论-PPT精品
S1
Sd
S2
煤师院物理系 从守民
（2）出现明暗条纹的位置（真空中）：
设缝间距为d，两屏间距为D>>d
r1
S1
r2
d
P O
S2 b
D
对位任相意差点为P：：r2r12D d 2(2kk1)明暗纹纹
注：*即O：点处 r 2 0r (1 k 是中d 0s )央明i纹n （ {零级(2k明k纹1)）2
煤师院物理系 从守民
第1.1节 光的电磁理论
一、光是某一波段的电磁波
1.在真空中电磁波的传播速度:
c
1
00
Y
E
O
X
H Z
煤师院物理系 从守民
2.折射率
nc v
rr
连接光学和电磁学的桥梁。
3.可见光的波长范围和频率范围。（真空中） 紫外
λ 390~760nm
红外
υ 7.5×1014~4.1×1014Hz
xx(k2kDd1)D
——明条纹
(k0,1,2 )
——暗条纹
d2
煤师院物理系 从守民
x
xkD d
S1
d
（3）条纹特征： S2
r1
P
r2
x
O
D d
•相邻两条明（暗间距明暗相间条纹。
•D、 一定
x
1 d
d , x 条纹越清晰，
(2k1) dIsin(2k1)2 Iθ 0 ——干涉极小
4I0
2I0
6 4 2 0 2 4 6
注：如果P点两振动的振幅不等，则：I
I I1 I2 2I1 I2 cos
光的电磁说ppt物理课件PPT
D.红外线容易穿过雾烟层
3.红外线遥感技术已在气象、资源、农业和军事
等领域发挥了重要的作用.这种红外遥感技术是利
用了下列红外线的哪种特征( )
A.
B.
C.
D.荧光效应高
2000年广东卷
4.图为X射线管的结构示意图，E为灯丝电源，要使射线管发 出X射线，须在K、A两电极间加上几万伏的直流高压， （A）高压电源正极应接在P点，X射线从K极发出 （B）高压电源正极应接在P点，X射线从A极发出 （C）高压电源正极应接在Q点，X射线从K极发出 （D）高压电源正极加热、 遥感
照明、 日光灯、 检查探 摄影 杀菌消 测,
毒 医用透 视
工业探 伤
医用治 疗
练习题
1.所有的电磁波在真空中都具有相同的（ ）
A.波长
B.频率 C.波速 D.能量
2.对红外线的作用和来源正确的叙述有（ ）
A.一切物体都在不停地辐射红外线
B.红外线有很强的荧光效应
C.红外线最显著的作用是热作用
5.根据电磁波谱选出下列各种电磁波长顺序由短 到长的是（ ） A.微波、红外线、紫外线 B. 射线、X射线、紫外线 C.紫外线、红外线、无线电波 D.紫外线、X射线、γ射线
6.关于X射线、γ射线，以下说法正确的是（ ） A.都是波长极短,频率很高的电磁波 B.都是原子的内层电子受到激发后产生的 C.都是原子核受激后产生的 D. X射线、γ射线都是波长很长的电磁波.
69.决定一个人成就的，不是天分，也不是运气，而是坚持和付出。是不停地做，重复的做，用心去做。当你真的努力了，付出了，你会发现自己潜力无限！记得每天鼓励自己，越勤奋，越幸运 。
98.世上找不出两个完全相同的人。生得再平凡，也是限量版。 23.我相信只要踏踏实实的走，总会走出我的天。 18.很多人的梦想和计划受挫，是有两个小问题导致的：早上起不来床，晚上下不了线。 74.昨晚多几分钟的准备，今天少几小时的麻烦。 24.我停留在记忆深处，寻找残留的幸福。 14.每一个人的成功之路或许都不尽相同，但我相信，成功都需要每一位想成功的人去努力去奋斗，而每一条成功之路，都是充满坎坷的，只有那些坚信自己目标，不断努力不断奋斗的人，才能 取得最终的成功。但有一点我始终坚信，那就是，当你能把自己感动得哭了的时候，你就成功了！
电磁辐射的基本原理PPT课件
• 而与大地辐射直接相关联的则是：地表的热 平衡
• 一方面：因太阳辐射引起地表增温，热能从地 表向地壳一定深度传导；
• 另一方面：地球内部的热能也要通过地壳向地 表传递。
两者在地下一定深度达到热量平衡 第12页/共43页
• 大地的长波辐射主要由太阳短波辐射转化而来-- 吸收可见光、近红外， 发射中、远 红外。
• 使地物的电磁波信息被减弱了强度或改变了成分--干扰了地物影像的真实色调。
第16页/共43页
2. 大气散射 -- 主要是各种微粒引起
• 比例因子q：表示散射的性质和强度与微 粒半径r及波长之间的关系 q＝2πr/λ r :微粒半径(μm )；λ:入射波长(μm)
第17页/共43页
（1）瑞利 (Rayleigh)散射--分子散射
ε物 ＝ M物／M黑 （目标物的辐射量(辐射出射度)与同温度下的黑体辐射之比 ）
第7页/共43页
基尔霍夫定律
• 在同一温度下，任何物体发射某一波长电磁波的能力， 与它对该波长电磁波的吸收能力成正比。 即：良好的吸收体亦是良好的发射体。
第8页/共43页
物体按发射辐射特性的分 类
• 1.黑体(Black body)
第9页/共43页
太阳辐射和大地辐射
（一）太阳辐射
• ⑴.太阳光谱是连续的，其能量分布也是连 续的；
• ⑵.太阳辐射的能量主要集中在可见光波段， 约占太阳总光谱能量的46％，其次是红外 波段；
• ⑶.峰值波长为0.47μm。
第10页/共43页
第11页/共43页
（二）大地辐射
• 大地辐射的能量来源主要为：太阳的短波辐 射和地球内部的热能。
• 辐射能的强弱及其随波长的分布取决于物体性质与温度的电磁辐射--热辐射（温度辐 射）
• 一方面：因太阳辐射引起地表增温，热能从地 表向地壳一定深度传导；
• 另一方面：地球内部的热能也要通过地壳向地 表传递。
两者在地下一定深度达到热量平衡 第12页/共43页
• 大地的长波辐射主要由太阳短波辐射转化而来-- 吸收可见光、近红外， 发射中、远 红外。
• 使地物的电磁波信息被减弱了强度或改变了成分--干扰了地物影像的真实色调。
第16页/共43页
2. 大气散射 -- 主要是各种微粒引起
• 比例因子q：表示散射的性质和强度与微 粒半径r及波长之间的关系 q＝2πr/λ r :微粒半径(μm )；λ:入射波长(μm)
第17页/共43页
（1）瑞利 (Rayleigh)散射--分子散射
ε物 ＝ M物／M黑 （目标物的辐射量(辐射出射度)与同温度下的黑体辐射之比 ）
第7页/共43页
基尔霍夫定律
• 在同一温度下，任何物体发射某一波长电磁波的能力， 与它对该波长电磁波的吸收能力成正比。 即：良好的吸收体亦是良好的发射体。
第8页/共43页
物体按发射辐射特性的分 类
• 1.黑体(Black body)
第9页/共43页
太阳辐射和大地辐射
（一）太阳辐射
• ⑴.太阳光谱是连续的，其能量分布也是连 续的；
• ⑵.太阳辐射的能量主要集中在可见光波段， 约占太阳总光谱能量的46％，其次是红外 波段；
• ⑶.峰值波长为0.47μm。
第10页/共43页
第11页/共43页
（二）大地辐射
• 大地辐射的能量来源主要为：太阳的短波辐 射和地球内部的热能。
• 辐射能的强弱及其随波长的分布取决于物体性质与温度的电磁辐射--热辐射（温度辐 射）
光波的电磁理论描述及其物理意义 大学物理 教学PPT课件
在复数运算中，对复数的微分和积分运算是分别对其实部 和虚部进行的，并不改变其实部和虚部的性质，故
故当场关于时间t 以简谐方式变化时，
H
J
D
J
jD
t
E B jB
t
B 0
D
以及电流连续性方程的复数形式： J j
• 物质方程：
• 麦克斯韦方程组中涉及的函数有E，D，B，H， 和J， 等除上四个等式外，他们之间还有一些 与电磁场所在媒质的性质有关的联系，称为物 质方程。
t
U (Q) dQ
0
Q 0
Q C
dQ
Q2 2C
1 CU 2 2
或
Wc
EA Q d
EA=0.5E
U=E d
1 2
Q
(U
A
UB)
1 Q2
2C
1 CU 2 2
•两电容极板之间的电场为：
E
EA
EB
•所以，
WC
EAQd2Fra bibliotekS d
1
2
E2Sd
1
2
E2
V
仅由静电场不能确定能量是由场所携带，也可看成是电荷所带。
的作用力(韦伯力)，认为是超越空间无需媒质传递
也无需传递时间的直接作用 。这种 理论虽然统一
地解释了静电现象、电流相互作用和电磁感应，但
是既未能提出任何有价值的预言，又存在机制上的
根本困难，终于成为历史的遗迹。
• J.C.麦克斯韦继承了M.法拉第的近距作用观点， 认为电磁作用是以场为媒介传递的，需要 传递时间， 把客观存在的场作为研究对象，从而开辟了物理学 研究的新天地。麦克斯韦审查了当时已知的全部电 磁学定律、定理的基础，提取了其中带有普遍意义 的内容，拓宽了它们的成立条件。麦克斯韦提出了 有旋电场的概念和位移电流的假设，揭示了电磁场 的内在联系和相互 依存，完成了建立电磁场理论的 关键性突破。麦克斯韦熟练地运用了当时正在发展 的矢量分析 ，找到了表述电磁场 （空间连续分布的 客体）的适当数学工具 。1865年麦克斯韦终于建立 了 包括电荷守恒定律、介质方程以及电磁场方程在 内的完备方程组。后经H.R.赫兹、O.亥维赛、 H.A.
故当场关于时间t 以简谐方式变化时，
H
J
D
J
jD
t
E B jB
t
B 0
D
以及电流连续性方程的复数形式： J j
• 物质方程：
• 麦克斯韦方程组中涉及的函数有E，D，B，H， 和J， 等除上四个等式外，他们之间还有一些 与电磁场所在媒质的性质有关的联系，称为物 质方程。
t
U (Q) dQ
0
Q 0
Q C
dQ
Q2 2C
1 CU 2 2
或
Wc
EA Q d
EA=0.5E
U=E d
1 2
Q
(U
A
UB)
1 Q2
2C
1 CU 2 2
•两电容极板之间的电场为：
E
EA
EB
•所以，
WC
EAQd2Fra bibliotekS d
1
2
E2Sd
1
2
E2
V
仅由静电场不能确定能量是由场所携带，也可看成是电荷所带。
的作用力(韦伯力)，认为是超越空间无需媒质传递
也无需传递时间的直接作用 。这种 理论虽然统一
地解释了静电现象、电流相互作用和电磁感应，但
是既未能提出任何有价值的预言，又存在机制上的
根本困难，终于成为历史的遗迹。
• J.C.麦克斯韦继承了M.法拉第的近距作用观点， 认为电磁作用是以场为媒介传递的，需要 传递时间， 把客观存在的场作为研究对象，从而开辟了物理学 研究的新天地。麦克斯韦审查了当时已知的全部电 磁学定律、定理的基础，提取了其中带有普遍意义 的内容，拓宽了它们的成立条件。麦克斯韦提出了 有旋电场的概念和位移电流的假设，揭示了电磁场 的内在联系和相互 依存，完成了建立电磁场理论的 关键性突破。麦克斯韦熟练地运用了当时正在发展 的矢量分析 ，找到了表述电磁场 （空间连续分布的 客体）的适当数学工具 。1865年麦克斯韦终于建立 了 包括电荷守恒定律、介质方程以及电磁场方程在 内的完备方程组。后经H.R.赫兹、O.亥维赛、 H.A.
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利用矢量恒等式 E E 2E
亥姆霍兹方程可改写为
2
E
(r)
2
0~r
E
(r
)
0
上式平面波解E的(r一,t般) 形 式E为0ei(tkr0 )
球面波解的一般形式为
E(r, t)
E0 r
ei (tkr0 )
引入复相对介电系数
~r
r
i
0
r
i r
(2.1-2)
式可改写为
E
(r)
2
0~r
E
(r)
0
这就是光辐射满足的亥姆霍兹方程。
(2.1-3) (2.1-4)
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3. 均匀介质中的平面波和球面波
对于各向同性的无吸收介质， E 0
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2.1 光辐射的电磁理论
光辐射是电磁波，它服从电磁场基本规律。 由于引起生理视觉效应、光化学效应以及探测器 对光频段电磁波的响应主要是电磁场量中的电矢 量韦方，因程此求，解光光辐辐射射的场电量磁E 理的论变主化要规是律应。用麦克斯
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1. 光辐射的波动方程
零，这时，界面两侧的切向分量以及的 法向分量均连续。
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光源
传输
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第二章 光辐射的传播
章节内容
2.1 光辐射的电磁理论 2.2 光波在大气中的传播 2.3 光波在电光晶体中的传播
2.4 光波在声光晶体中的传播 2.5 光波在磁光介质中的传播
2.6 光波在光纤波导中的传播 2.7 光波在非线性介质中的传播 2.8 光波在水中的传播
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知识要点
主要讲授光辐射在电磁理论，以及其在各种介质 中的传播规律与分析方法。 1. 基本要求 1、牢固掌握光辐射的电磁理论。 2、牢固掌握光波在常见电介质中的传播规律。 2. 重点、难点 重点：光波在大气、电光晶体、声光晶体、磁光介质、 光纤波导、非线性介质和水中的传播特性 难点：频率、相位调制原理、脉冲调制原理，光束扫 描技术
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对导体，
J
t
项起主要作用。
对绝缘体（ J
=0），
2P t 2
项起主要作用。
对于半导体，两项都起重要作用。
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2. 光辐射场的亥姆霍兹方程
对于简谐波场，场量可表示为
E(r,
t)
E
(r
)e
it
则(2.1-1)式中电场量的时间因子可以消去，得到 E(r) ( 200r r i 0r )E(r) 0 (2.1-2)
1，1，1
Et
2，2，2
En
图 界面上电场的法向和切向分量
D1n D2n s
E1t E2t 0
(2.1-8)
式中s为界面面电荷密度。
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1，1，1
Et
2，2，2
En
图 界面上电场的法向和切向分量
在光学波段经常遇到的情况是s等于
式中 k为波矢量，0为初相。
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(2.1-5) (2.1-6) (2.1-7)
4. 电磁场的边界条件
在光电子技术的许多实际应用中，经常涉及在两 种或多种物理性质不同的介质交界面（在该处ε、μ发 生突变）处光辐射场量之间的关系。这时，求解麦克 斯韦方程需要考虑边界条件。
如图所示，光辐射场的边界条件可以直接由麦克 斯韦方程推得：
在无源（ρ=0）非磁性介质中，运用麦克斯
韦方程并经一系列数学运算可以得到电场量所满 足的微分方程
E
0
2E t 2
2P t 2
J t
(2.1-1)
这就是光辐射普遍形式的波动方程。
方程右边两项反映物质对光辐射场量的影响，起 “源”的作用，分别由极化电荷与传导电流引起。