物理光学（第6版）课件 第1章 光的电磁理论.pptx

;1、矢量运算;矢量叉乘;梯度;散度;旋度;1)梯度场的旋度=0;设坐标原点的振动;2、波动微分方程;该方程严格求解需要初值条件和边值条件。它的解有多种形式，可能是前面（14）式的余弦波，又称为简谐波平面波，也可以是球面波等等。

;考虑最简单最基本的解，平面波，假设波沿着直角坐标系的z轴方向传播

;;;1、麦克斯韦方程组;为闭合回路上的传导电流密度;1、麦克斯韦方程组;ε

μ;麦克斯韦方程组和物质方程组成一组完整的方程组，用于描述时变场情况下电磁场的普遍规律。;

;第（3）式取旋度，并将;矢量分析的基本公式;电磁波的传播速度;电磁波的传播速度;可见光在真空中的波长：390～780nm

频率范围约为7.69×101?～3.84×101?Hz;红光780~620nm3.8×1014~4.8×1014Hz

橙光620~590nm4.8×1014~5.1×1014Hz

黄光590~560nm5.1×1014~5.4×1014Hz

绿光560~500nm5.4×1014~6.0×1014Hz

青光500~480nm6.0×1014~6.3×1014Hz

蓝光480~450nm6.3×1014~6.7×1014Hz

紫光450~390nm6.7×1014~7.7×1014Hz;4、折射率;;波函数？;1）平面波沿z方向以速度v传播，则;1、单色平面波的余弦函数表示;1.单色平面波的余弦函数表示;1.单色平面波的余弦函数表示;2）平面波沿z负方向传播，则;沿z轴方向传播;

;

;波矢量;6）沿任意方向传播的单色平面波;6）沿任意方向传播的单色平面波;2.复指数函数表示;复数形式的单色平面波;（1）;1)电磁波是横波;证明：;

;（8）;（8）;4.单色球面波;在球坐标下，因为跟方位没有关系，所以式(18)可以变形为：;（22）;（24）;（26）;（28）;;1.光源;经典电磁理论把原子发光看成是原子内部过程形成的电偶极子的辐射。;;3辐射能辐射能;辐射强度矢量-------坡印亭矢量（描述电磁能量的传播）;（7）;（8）;（9）;3辐射能辐射能;;当光波由一种媒质投射到与另一种媒质的交界面时，将发生反射和折射（透射）现象。

根据麦克斯韦方程组和边界条件讨论光在介质界面的上的反射和折射。

反射波、透射波与入射波传播方向之间的关系由反射定律和折射定律描述，而反射波、透射波与入射波之间的???幅和相位关系由菲涅耳(Fresnel)公式描述。;（1）;当电磁波由一种介质传播到另一种介质时，由于介质的物理性质不同，电磁场在界面上将是不连续的。但分界面上的电磁场量具有一定的关系。;一、反射定律和折射定律;;;

（7）

;二、菲涅耳公式;复习;（3）;s态—振动矢量垂直于入射面

p态—振动矢量在入射面内;E、H矢量在界面处切向连续;二、菲涅耳公式;振幅反射系数;3.E为p波,H为s波的菲涅耳公式;3.E为p波,H为s波的菲涅耳公式;3.E为p波,H为s波的菲涅耳公式;振幅反射率;利用关系;对于的垂直入射的特殊情况，可得;三、菲涅耳公式的讨论;;当（θc为θ2=900时对应的θ1，临介角）时，

表示发生全反射现象，;2.位相变化与半波损失;n1;;;三、菲涅耳公式的讨论;2.位相变化

随着θ1的变化会出现正值或负值表明所考虑的两个场同相位（振幅比取正值），或者反相位（振幅比取负值），相应的相位变化或是零或是;对于折射波，;对于反射波，要区分n1n2和n1n2两种情况，并注意

时的不同。;;当入射角时，位相改变既不是零也不是，而是随入射角有一个缓慢的变化，发生了全反射。;结论：当平面波在接近正入射或掠入射下从光疏介质与光密介质的分界面反射时，反射光的电矢量相对于入射光的电矢量产生了的相位突变（半波损失：反射时损失了半个波长）。;3.布儒斯特(D.Brewster)角;

;界面上反射波、透射波的能流与入射波能流之比为;当不考虑介质的吸收和散射时，根据能量守恒关系;同样