《光学》课程教学资源（课件讲稿）第二章 波动光学基本原理 第一节 定态光波和复振幅描述 第二节 波前

Optics第二章波动光学基本原理第一节定态光波和复振幅描述

第二章 波动光学基本原理 第一节 定态光波和复振幅描述

Optics第一节定态光波和复振幅描述1.1波动概述1.2定态光波的概念1.3复振幅描述1.4平面波和球面波的复振幅描述1.5强度的复振幅描述

第一节 定态光波和复振幅描述 1.1 波动概述 1.2 定态光波的概念 1.3 复振幅描述 1.4 平面波和球面波的复振幅描述 1.5 强度的复振幅描述

Optics1.1波动概述振动在空间的传播一→振动场i）基本特点：波场中每点的物理状态随时间作周期性的变化而在每一瞬时波场中各点物理状态的空间分布也呈现一定的周期性--时空双重周期性

1.1 波动概述 振动在空间的传播 → 振动场 i）基本特点： 波场中每点的物理状态随时间作周期性的变化， 而在每一瞬时波场中各点物理状态的空间分布 也呈现一定的周期性-时空双重周期性

Optics1.1波动概述ii）分类：标量波：温度、密度、……矢量波：电磁波、张量波：固体中的声波、地震波Le传播方向磁场）电场空气中的声波电磁场一午量波地震波一张量波疏密波

1.1 波动概述 ii）分类： 标量波：温度、密度、. 矢量波：电磁波、. 张量波：固体中的声波、地震波. 空气中的声波 —疏密波 电磁场—矢量波 地震波—张量波

Optics1.1波动概述ii）几何描述：波面(wavesurface）：等相位面波线(waveray)：能量传播的方向球面波一波面为球面一同心光束平面波一波面为平面一→平行光束（特殊的球面波）

1.1 波动概述 iii）几何描述： 波面(wave surface)：等相位面 波线(wave ray)：能量传播的方向 球面波→波面为球面→同心光束 平面波→波面为平面→平行光束（特殊的球面波）

Optics1.1波动概述电磁波谱w辐射类型微波无线电红外紫外X射线射线可见光波长(m)10310-210-510-810-1010-120.5×10-6HIRR尺度O人蝴蝶建筑物针尖分子原子原子核原生动物频率(Hz)10201041012101510161018108红外光真空紫外（VUV）紫外光可见光50nm------400nm-----780nm-100um近红外中红外远红外对红外光来说0.78um100um15um5um

1.1 波动概述 电磁波谱 紫外光 可见光 红外光 50nm-400nm-780nm-100μm 对红外光来说 0.78μm-2.5μm-15μm-100μm 近红外 中红外 远红外 真空紫外（VUV）

Optics1.1波动概述·是电场强度、磁感应强度的矢量场光波场的特性Magnetic field BEElectric fieldElBlk+Directionofkpropagation-Wavelength2入：波长；（介质中波长=真空中波长/n）；V=c/α:频率；（=2元V圆频率，角频率）k：波矢;(传播方向)； Ikl==E的振动方向：偏振"α光强 : I = S =2cpo

𝑬 ⊥ 𝑩 ⊥ 𝒌 𝑩 𝑬 𝝀：波长；（介质中波长=真空中波长/n）; 𝝂 = 𝒄/𝝀 : 频率；（ω = 𝟐𝝅𝝂 圆频率，角频率） 𝒌：波矢；(传播方向)； 𝒌 = 𝟐𝝅 𝝀 = 𝝎 𝒄 E 的振动方向：偏振 光强：𝐼 = 𝑆 = 𝒏 𝟐𝒄𝝁𝟎 𝐸0 2 ∝ 𝐸0 2 𝒌 光波场的特性 • 是电场强度、磁感应强度的矢量场 1.1 波动概述

Optics1.1波动概述波的周期性时间周期性：波场中任一点的物理量，随时间做周期变化有时间上的周期性时间周期：T；V=1/T：时间频率，单位时间内变化（振动）的次数E(t,xo

1.1 波动概述 波的周期性 • 时间周期性：波场中任一点的物理量，随时间做周期变化， 具有时间上的周期性 • 时间周期：T ；ν＝1/T：时间频率，单位时间内变化（振 动）的次数 t 0 E( , ) t x T 0

Optics1.1波动概述波的周期性空间周期性：某一时刻，波场物理量的分布，随空间作周期性变化，具有空间上的周期性波长1：空间周期；=1/2：空间频率，单位空间长度内物理量的变化次数，波数E(to,x)H波场具有空间、时间两重周期性

1.1 波动概述 波的周期性 • 空间周期性：某一时刻，波场物理量的分布，随空间作周 期性变化，具有空间上的周期性 • 波长λ：空间周期； ：空间频率，单位空间长度内 物理量的变化次数，波数  1/ ~  x 0 E( , ) t x  0 波场具有空间、时间两重周期性

Optics1.1波动概述光波场的特性光是交变电磁波，波长~500nm，频率~1014Hz发射源是微观客体，具有独立、随机的特性。，从传播的角度看，是波动，是振动的传播：用速度、方向、振幅等参数描述·从物理量分布的角度看，是交变的空间场：用电场强度、磁场强度等物理量描述·时间、空间是描述波的重要参量

1.1 波动概述 光波场的特性 • 光是交变电磁波，波长~500nm，频率~1014Hz • 发射源是微观客体，具有独立、随机的特性。 • 从传播的角度看，是波动，是振动的传播：用速度、方向、振 幅等参数描述 • 从物理量分布的角度看，是交变的空间场：用电场强度、磁场 强度等物理量描述 • 时间、空间是描述波的重要参量