第一节 电磁光学的内涵

    目前光学领域内遇到的绝大部分现象和技术,都能从电磁光学得到很好的解释。描述光和物质相互作用的经典理论、半经典理论,均把光辐射视为经典电磁波,遵从光的电磁理论。在整个电磁频谱中,可见光只占很小一部分。由表1-1可以......查看详细>>

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一、麦克斯韦方程

    在国际单位制的体系下,麦克斯韦方程组有最简单的形式:式中,H(r,t)是磁场强度矢量(magneticfieldvector,单位:A/m),E(r,t)是电场强度矢量(electricfieldvector,单位:V/m),B(r,t)是磁位移矢量(magneticdisplacementvector)或磁感应强度矢量(magneticinduction或mag......查看详细>>

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二、矢势和标势

    磁感应强度矢量的散度等于0,这表示它本身是由矢量的旋度产生的。因为对于任意矢量都有:▽·(▽×A)=0,所以,(1-4)式表示有矢量势的存在,令B=▽×A(1-18)A(r,t)是矢量势(vectorpotential,单位:Vs/m),是坐标和时间的函数。利用(1-18)式,(1-2)式可以......查看详细>>

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(一)线性、非色散、均匀和各向同性介质

    波动方程首先研究没有场源存在的介质中电磁波的传播。在线性、非色散、均匀和各向同性的介质中,假定介质中不存在电流、空间电荷,不考虑铁磁性,也不考虑电极化的高阶项。这时,麦克斯韦方程组变成式中,介电常数和磁导率都是......查看详细>>

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(二)非均匀介质中的波动方程

    在考虑色散、非均匀或者各向异性介质中的传输时,介电张量和磁导率都不能认为是常数,而是与位置和方向相关的函数。对于无增益、无损耗的非均匀、非铁磁介质,麦克斯韦方程组是式中第二式可写为对方程两边分别作旋量运算,有......查看详细>>

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一、光场是复数矢量波

    场的概念,本质上是非局域的。就是说,所有光学场共享一个空间,而这个空间是由性质不同的介质分布充满的。共享的概念不是简单的数学相加,而是相干叠加,相位和相位分布起着相当重要的作用。电磁光学的基本任务,就是研究电磁......查看详细>>

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二、光场的标量波理论

    光本质上是相干的。不同偏振方向的光的干涉表现为光的偏振状态的改变,例如线偏振、椭圆偏振、圆偏振状态之间的演化及偏振面的旋转等。而相同偏振方向光的干涉,表现为强度的变化,形成强度分布,称为干涉图形,例如脉冲波包形......查看详细>>

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三、光线和程函方程

    在忽略光的波长时,光场的性质可以用几何光学来处理。在几何光学中,光场的能量沿着一定的曲线(光线)传输,光场用光线来表征。几何光学是电磁光学的短波近似,它的所有规律都可以从麦克斯韦方程出发并取λ0→0极限得到。几何光......查看详细>>

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四、光场的线性相干叠加

    构成光学波函数基础的单色平面波为各种光场分布函数共享,核心问题就是要找到相对应的一组复振幅,方法就是谐波分析。复振幅的谐波分析称为傅里叶光学(Fourieroptics)。对线性介质,在无源区域,麦克斯韦方程组是齐次线性方程组......查看详细>>

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(一)反射和折射定律

    假定光是在两种不同折射率材料的水平界面(x,y)上反射,入射光从界面之外入射到(x,y)平面上,入射光线与(x,y)上入射点的法线所构成的平面称为入射面。设材料为线性、均匀、各向同性、无耗散、非磁性的,折射率分别为n1和n2,在入射平......查看详细>>

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