广东工业大学--物理光学复习提纲(重点归纳).docVIP

物理光学 光的电磁理论 1.1光的电磁波性质 1.麦克斯韦方程组 2.物质方程 3.电磁场的波动性 波动方程： 电磁波 光的来历：由于电磁波传播速度与实验中测定的光速的数值非常接近，麦克斯韦以此为重要依据，语言光是一种电磁波。 麦克斯韦关系式： （注：对于一般介质，εr或n都是频率的函数， 具体的函数关系取决于介质的结构，色散） （注：相对介电常数通常为复数 会吸收光） 折射率： 可见光范围：可见光(760 nm~380 nm) 每种波长对应颜色：红 色 760 nm~650 nm 绿 色 570 nm~490 nm 紫 色 430 nm~380 nm 橙 色 650 nm~590 nm 青 色 490 nm~460 nm 黄 色 590 nm~570 nm 蓝 色 460 nm~430 nm  1.2平面电磁波 1.2.1波动方程的平面波解 波面：波传播时，任何时刻振动位相总是相同的点所构成的面。 平面波：波面形状为平面的光波称为平面波。 球面波：波面为球面的波被称为球面波。 1.2.2平面简谐波 （1）空间参量 空间周期： 空间频率： 空间角频率(波数): （2）时间参量 时间周期： 时间频率： 时间角频率： （3）时间参量与空间参量关系 1.2.3 一般坐标系下的波函数（三维情形） 1.2.4 简谐波的复指数表示与复振幅 一维简谐波波函数表示为复指数取实部的形式： 不引起误解的情况下： 复振幅： 1.6 光在两介质分界面上的反射和折射 1.6.1 反射定律和折射定律 入射波、反射波和折射波的频率相同 反射定律：反射角等于入射角 折射定律： 1.6.2 菲涅尔公式 s分量和p分量： 通常把垂直于入射面振动的分量叫做s分量， 把平行于入射面振动的分量称做p分量。为 讨论方便起见，规定s分量和p分量的正方 向如图所示。 反射系数和透射系数（一般为复数）： 1.6.3 菲涅耳公式的讨论 ①振幅变化规律： n1n2的情形：由光疏介质射入光密介质 正入射情况（入射角为零）（估计小角度入射）： （注：重点考反射系数） ②偏振性质和布儒斯特定律（必考） 布儒斯特角：当光以某一特定角度θ1=θB入射时，rp=0，在反射光中不存在p分量。此时，根据菲涅耳公式有θB+θt=90°，即该入射角与相应的折射角互为余角。这就是布儒斯特定律。θB被称为布儒斯特角。 折射定律，可得该特定角度满足： ③相位变换规律（半波损失） 菲涅耳系数的正负：反映了反射波和透射波相对与入射波的相位突变。 对于透射波：s分量和p分量的透射系数都是正数，说明透射波没有相位突变。 对于反射波：就s分量和p分量分别讨论。 反射波的s分量： 说明反射波的s分量有π的相位突变，称为半波损失 反射波的p分量： （注：不能简单的说有没有半波损失，要考虑我们对正方向的规定。只有在正入射和掠入射时才有寻常意义上的半波损失。） ④透过率和反射率 设入射光单位时间投射到界面上的能量为Wi，同一时间同一界面上反射波和透射波获得的能量分别为Wr和Wt，则反射率R和透射率T定义为： 反射率、 透射率： 空气－玻璃界面的反射率与透过率与入射角的关系 空气－玻璃界面的反射率与透过率与入射角的关系 （注：界面入射角越大反射率越高） 分析结论： ⅰ由光密介质射入光疏介质没有半波损失。 ⅱ布儒斯特定律形式不变。 ⅱ菲涅耳系数可以大于一，但并不意味着能量不守恒。 ①当入射角小于临界角 ②当入射角大于临界角反射、透射系数和入射角的关系 反射、透射系数和入射角的关系 此时 折射定律: θt为复数: 1.7 全反射 1.7.1 全反射时反射波的相位变化 全反射临界角(当θt等于90°解得)： 1.7.2 隐失波 隐失波：全反射时，反射率为100％，透射光强为0，第二种媒质中似乎不应该有光场。更深入地研究表明：在全反射时，光波场将透入到第二种介质很薄的一层内（约为光波波长），并沿着界面传播一段距离，再返回第一种介质。这种波叫做隐失波或者倏逝波。在全反射时，透射系数并不为零。 第二章 光波的叠加与分析 2.1两个频率相同、振动方向相同的单色光波的叠加