波动光学基本原理

在一定条件下，一般只需要考虑光波中振 动矢量的某一分量，这时矢量波可以近似用 标量波来处理。在各向同性媒质中傍轴条件 时，用标量波来处理光的干涉、衍射等问题 得到的结果基本正确。
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三、复振幅描述
1、复振幅
U (P,t) A(P) cos[t (P)]
U~(P, t) A(P)e[t(P)]
波动光学的基本原理（1）
制作者： 赣南师范学院物理与电子信息学院：
王形华
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第二章 波动光学的基本原理
几何光学和波动光学是经典光学的两个 组成部分。几何光学从光的直线传播、反射、 折射等基本实验定律出发，讨论成像等特殊 类型的光传播问题， 方法是几何上的，不 涉及到光的本性问题。在经典光学中，从本 质上讲，光是特定波段的电磁波，要真正理 解光，必须研究光的波动性。
仪器的像分辨本领。
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本章的重点：
复振幅、波前、平面波、球面波的概念， 波的干涉原理和相干条件，空间频率的概念， 衍射的概念，惠更斯—菲涅耳原理，菲涅耳 圆孔衍射、夫琅和费单缝衍射及其强度计算 公式，光的五种偏振态概念。
本章的难点：
空间频率的概念、傍轴条件和远场条件 、位相关系和半波损失。
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§1、定态光波与复振幅描述
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3、定态平面波和定态球面波 定态平面波波函数的特点： （1）振幅是常数，与场点的坐标无关； （2）位相是直角坐标的线性函数：
(P) k • r 0 kx x ky y kz z 0
k kx xˆ ky yˆ kz zˆ 是波矢。k 2 /
r xxˆ yyˆ yzˆ 场点P的位置矢量。
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本章的要求：
1、掌握定态光波的复振幅描述 2、掌握波前的概念、波的迭加原理。波的干涉及
相干条件。 3、掌握杨氏实验的装置、实验现象、条纹间距计
算公式。 4、掌握惠更斯—菲涅耳原理，菲涅耳圆孔和圆屏
衍射，夫琅和费单缝衍射及其强度计算公式。 5、掌握光的五种偏振态概念 6、掌握光在电介质表面的反射和折射菲涅耳公式 7、了解普通光源的发光机制、巴俾涅原理、光学
在讨论单色波场中各点扰动的空间分布 时，时间因子总是相同的，常可以忽略不写， 为此引入复振幅：
U~(P) A(P)ei (P)
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2、平面波和球面波的复振幅
平面波的复振幅
U~(P) Aei(P) Aexp[i(k • r 0 )]
球面波的复振幅
U~(P)
A( P)ei ( P)
a r
exp[i(kr 0 )]
0 为振源的初相位（下同）。 7
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定态球面波波函数的特点： （1）振幅反比于场点到振源的距离。
A(P) a / r
（2）位相的分布形式为：
(P) kr 0
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4、光是一种电磁波，它是矢量波，需要用 两个矢量来描述：
E(P,t) E0 (P) cos[t (P)]
H (P, t) H0 (P) cos[t (P)]
（发散）
U~(P)
A(P)ei (P)
a r
exp[i(kr 0 )]
（会聚）
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四、强度的复振幅表示
I (P) [a(P)]2 U~(P)U~(P)
（相对强度）
作业：P147, 1、3
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一、波动概述 时空双重周期性，标量波、矢量波； 波面、波线； 波前、球面波、平面波。
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二、定态光波的概念
1、定态波场的定义： （1）空间各点的扰动是同频率的简谐振荡 （频率与振源相同）。 （2）波场中各点扰动的振幅不随时间变化，
在空间形成一个稳定的振幅分布。
2、普遍定态标量波的表达形式：
U (P,t) A(P) cos[t (P)]