[文学研究]第四章光的电磁理论.ppt

* 将任意非简谐波分解成不同频率（时间频率或空间频率）不同振幅的简谐波的叠加，使用的数学方法就是傅里叶分析。 * 用最简单的运动状态来表示复杂的运动状态是物理学中常用的方法。 付里叶分析方法对能够应用叠加原理的线性系统是十分有用的。 * 光矢量的某一个分量 光场随时间、空间变化，分别考虑这两个方面　 在空间某一点考虑光波场在时域内的变化 由于时间相位因子是exp(-i2??t)，上式形式上为付里叶正变换，而实质上仍为从时间频率域到时间域的付里叶逆变换。 * 在时间域描述波动与在频域描述波动是等价的 时间域中给出的是波形 频率域给出的是各谐波成分的大小。 * * 反射光的光束截面与入射光相同，而折射光的光束截面会发生变化。 * 光强反射率和光强透射率不同于能流反射率和能流透射率，前者对应能流密度，与光束截面无关 R和t的下标略去了 在不同介质中，光强与折射率有关。 与偏振状态有关。 RI＋TI?1 * * * 正入射时，反射率和透射率与入射光的偏振状态无关。 反射率随n2增大而增大 * 方向角：振动面与入射面间的夹角。 反射光、透射光仍为线偏振光，但振动面有所改变（相对于入射面的夹角） * 两分量间相位差为o或? * 反射光、透射光为部分偏振光。 * 反射率曲率倒过来就是透射率曲线。 介质表面的反射率，当入射角小于?B，变化缓慢（不高）　当入射角大于?B，变化急剧上升 * 反射光偏振度的计算公式，并画出反射光偏振度随入射角变化的曲线（物理光学教程　Ｐ３８） * 无论n1大于还是小于n2，都存一个布儒斯特角。 反射（部分反射）全偏振（垂直方向） 全透射（平行分量） * * T?t2 * * * 在实数范围内无解，在复数 分子与分母为共轭复数。 * 分子与分母为共轭复数。 * 与普通的反射相比，全反射呈现一些特殊的性质并得到相应的应用， * * 实验表明，在全反射时，光波并非绝对地在界面上被全部反射回第一介质，而是透入第二介质很薄的一层表面（约为一个波长）并沿界面传播一些距离（波长量级）最后返回第一介质。透入第二介质表面的这个波称为倏逝波。它在介质光波导理论和技术中有重要应用。 * 由边界条件可知　电矢量在传播方向上有分量，不是横电波 * 波长和速度为介质1中的值。 沿x的传播速度比沿普通平面波传播速度小。 * 入射波和反射波的叠加形成非TEM波 以平面波　沿x方向的能流来自定态波建立之初提供的，来自左侧无限远，传至右侧无限远，自我循环。 光束有限宽时，有哈斯－古恩森位移。这是造成全反射时反射光位相跃变的原因。 从满足电磁场边值关系来看，倏逝波的存在是必然的。 因为电场和磁场不可能中断在两种介质的分界面上，它应该满足边值关系，因而在第二介质中就一定会存在透射波。 只是在全反射下这个透射波有着特殊的性质，使它不能无限深入第二介质的内部。 由电场的散度为零为得 * 阿贝折射计（测透明介质的折射率） * 证实了倏逝波的存在。 由光路可逆原理说明受抑全反射。第二棱镜中有光透出时，第一棱镜就不是全反射，称为受抑全反射. 光学隧道效应 光学隧道显微镜 * 消色差偏振片 * 特例：正入射时，光在界面上的反射、透射特性与入射光的偏振态无关。 * * 凡是符合付里叶变换存在条件的一切复杂波，都可以应用付里叶变换作为分解的手段。 借助于付里叶变换可以将理想光波与实际光波联系起来。 * 通过付里叶反变换回到时空域内，得到输出。 * * 基元光波的选择不是惟一的， 由普通光源发出的光波（自发辐射、随机过程）是由一段段有限长波列组成；每一段波列其振幅在持续时间内保持不变或缓慢变化，前后各波列之间无固定的相位关系，各波列光矢量的方向也不同。 随机过程具有断续性、无规性、独立性 付里叶光学是把通讯理论、特别是其中的付里叶分析（频谱分析）方法移植到光学领域所产生的结果。（线性系统理论、付里叶变换） 对光场的频域描述　 * 为描述光的偏振程度，引入偏振度P。 * 时谐均匀平面波波动方程的通解、 同频率、同传播方向、振动方向相互垂直、相位差固定的两偏振光的叠加。光强直接叠加，非相干叠加。 类比二维振动，在空间某一点，由两参数方程消去时间t 获得轨迹方程。 * * EoxEoy 空间某一点，电矢量的轨迹 * 某一时刻，空间电矢量的分布 * 注意其中的线偏振光和正椭圆偏振光（两振幅相等时对应圆偏振光） 通过改变两正交偏振光的相位差可改变光的偏振状态。 sin?o,对应右旋 sin?＜o,对应左旋 * * 此定义（大拇指方向与传播方向相反）与　电磁场与波　中相反。 * * 电矢量大小不变，其平均匀光强与瞬时光强相同、与时谐平面波不同。。。。。 当振幅不等，为正椭圆。 I1＝I2＝I0，　光强I＝2I0 * 时谐均匀平面波按其偏振特性可分为 线偏振