《物理光学》课程教学资源（PPT课件）电磁场的边值关系、光在两个介质面上的反射和折射

s1-6电磁场的边值关系 1前面内容回顾: 2分界面上电磁场法向分量的关系: 3分界面上电磁场切向分量的关系:

§1－6电磁场的边值关系 1.前面内容回顾： 2.分界面上电磁场法向分量的关系： 3.分界面上电磁场切向分量的关系：

s1-6电磁场的边值关系 内容回顾: ■1对已讲内容的要求: (1).了解光的电磁理论、电磁场的波动性; (2)彻底掌握光波在介质中的传播速率、介 质折射率的物理意义及其表达式; (3).深入理解平面、球面、柱面简谐光波场 的时间、空间特性,以及描述平面、球面 柱面简谐光波的数学表达式中各项参数的物 理意义;

§1－6电磁场的边值关系 ◼ 一、内容回顾： ◼ 1.对已讲内容的要求： ◼ （1）.了解光的电磁理论、电磁场的波动性； ◼ （2）.彻底掌握光波在介质中的传播速率、介 质折射率的物理意义及其表达式； ◼ （3）.深入理解平面、球面、柱面简谐光波场 的时间、空间特性，以及描述平面、球面、 柱面简谐光波的数学表达式中各项参数的物 理意义；

s1-6电磁场的边值关系 (4)牢固地掌握光强的概念和计算相对光 强的方法; 2已讲授的基本结论: ■(1).光的电磁理论、电磁场的波动性: 光的电磁理论的提出是人们在电磁学方面已有了 深入研究的结果。1864年麦克斯韦把电磁规律总 结为麦克斯韦方程组,建立起完整的经典电磁理 论,同时指出光也是一种电磁波,从而产生了光 的电磁理论

§1－6电磁场的边值关系 ◼ （4）.牢固地掌握光强的概念和计算相对光 强的方法； ◼ 2.已讲授的基本结论： ◼ （1）.光的电磁理论、电磁场的波动性： ◼ 光的电磁理论的提出是人们在电磁学方面已有了 深入研究的结果。1864年麦克斯韦把电磁规律总 结为麦克斯韦方程组，建立起完整的经典电磁理 论，同时指出光也是一种电磁波，从而产生了光 的电磁理论

s1-6电磁场的边值关系 ■两种形式的麦克斯韦方程组: aB E●dl d aB V×E at 手D V·D=p B●o=0 V●B=0 H●al=I+ D de V×H=j+ OD at

§1－6电磁场的边值关系 ◼ 两种形式的麦克斯韦方程组：  D• d = Q   • = 0     B d      d t B E dl •   • = −        d t D H dl I •   • = +   t B E    = −   • D =   • B = 0  t D H j    = +   

s1-6电磁场的边值关系 电磁场的波动性: OB V·E=0 V×E Ot V·B=0 (2) D=P OB V×E (3) B=0 at V× +oD×B=E OE at J=OE o电导率 D= CE s介电常数 H B 1磁导率

§1－6电磁场的边值关系 ◼ 电磁场的波动性：               = +   =   =     = − t D H j B D t B E       0               =     = −   =   = (4) (3) 0 (2) 0 (1) t E B t B E B E         磁导率 介电常数 电导率       1 H B D E j E     = = =

s1-6电磁场的边值关系 无限大、均匀、透明介质中电磁场的波动 方程: V2E E sp ot B V2B=2 0+0

§1－6电磁场的边值关系 ◼ 无限大、均匀、透明介质中电磁场的波动 方程： 2 2 2 t E E    =     2 2 2 t B B    =     2 2 2 2 2 2 2 x y z  +   +    

s1-6电磁场的边值关系 ■(2)波动方程解的基本形式: 平面电磁波: E=f(z-vt)+f2(z+vt) 球面电磁波 [B1(r-v)+B2(r+v) ■柱面电磁波: E-d C (r-vt)+C,(r+vt

§1－6电磁场的边值关系 ◼ （2）波动方程解的基本形式： ◼ 平面电磁波： ◼ 球面电磁波： ◼ 柱面电磁波： ( ) ( ) 1 2 E = f z − v t + f z + v t     ( ) ( ) 1 ( , ) 1 2 B r v t B r v t r A r t = − + +  ( ) ( ) 1 2 r v t r v t r A E = C − +C + 

s1-6电磁场的边值关系 三种基本形式的简谐表达: 平面波简谐表达:E=∞2x-m E=Aexpi(k r-or) 球面波简谐表达 A(r, t) coskr-ot +o expi(kr-at)+p ■柱面波简谐表达: (, =A coskr-ort+oo] E- dexplckr-oo)+I

§1－6电磁场的边值关系 ◼ 三种基本形式的简谐表达： ◼ 平面波简谐表达： ◼ 球面波简谐表达： ◼ 柱面波简谐表达：       = ( − ) 2 E Acos z v t     E = Aexpi(k r −t)       0 1 ( , ) = cos k r −t + r A r t A       0 1 = exp i(k r − t) + r A E       0 = exp i(k r − t) + r A E     0 ( , ) = cos k r −t + r A A r t  

s1-6电磁场的边值关系 ■(3)从表达式中可以获得的信息: ■介质折射率: 传播速度与方向: ■偏振方向: 周期、频率、角频率: ■空间周期、空间频率、空间角频率 平面电磁波的性质:

§1－6电磁场的边值关系 ◼ （3）从表达式中可以获得的信息： ◼ 介质折射率： ◼ 传播速度与方向： ◼ 偏振方向： ◼ 周期、频率、角频率： ◼ 空间周期、空间频率、空间角频率： ◼ 平面电磁波的性质：

s1-6电磁场的边值关系 ■(4)关于光强的概念: ■若单位时间内穿过与K相垂直的单位面积的 为能量S(功率密度),通常把S在接收器 能分辨的时间间隔内的平均值叫做电磁波 的强度I。 ■表达式: = 考虑到传播方向,可以定义波印廷矢量 E×B

§1－6电磁场的边值关系 ◼ （4）关于光强的概念： ◼ 若单位时间内穿过与K相垂直的单位面积的 为能量S （功率密度） ，通常把S在接收器 能分辨的时间间隔内的平均值叫做电磁波 的强度I。 ◼ 表达式： ◼ 考虑到传播方向，可以定义波印廷矢量  = =   0 1 I s sdt S E B    =   1