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1、2.1 光的波粒二象性1、近代关于光的本性的认识光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。波动性：光是电磁波，有干涉、衍射现象粒子性：光是光子流，光子具有粒子的一切属性- 质量、能量、动量。 有些情况下(传播过程中，能量小)波动性突出；有些情况下(和物质相互作用时，能量、动量大) 粒子性突出。2、基本关系式描述光的波动性：波长 ，频率 描述光的粒子性：能量 ，动量 P光子质量： 静质量 m0 = 0，动质量 光子动量： p = mc = h/c光作为电磁波是弥散在空间而连续的，光作为粒子在空间中是集中而分立的，其二象性统一于概率波理 论光子在某处出现的概率由光在该处的强度决定，光子是分
2、立的，光强分布可以是连续的。光电效应：在光的照射下，某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流，即光生电。康普顿散射(Compton scattering)：hp2c 短波电磁辐射(如 X 射线，伽玛射线)射入物质而被散射后，除了出现与入射波同样波长的散射外，还出现波长向长波方向移动的散射现象。2.2 电磁场基本方程2.2.1 电磁场基本方程一般情况下，电磁场的基本方程是Maxwells equations，即 在自由空间中（即 ），电场和磁 场互相激发，电磁场的运动规律将由无源情况下的Maxwells equations导出，即其中： a) 真空情形：即 对（6）式两边取旋度，并将（8）式
3、代入，即同理，对（8）式两边取旋度，并将（6）式代入，即可得 令 ,则得到： 这就是众所周知的波动方程。由其解可知 电 磁场具有波动性，电磁场的能量可以从一点转移到另一点。即脱离电荷、 电流而独立存在的自由电磁场总是以波动形式运动着。在真空中，一切电磁波（包括各种频率范围的电磁波，如无 线电波、光波、X射 线和射线等 （电磁波谱）都以速度 C传播，C就是最基本的物理常量之一，即光速。22022002EBtknc在 频 域 中所 以其 中2.2.2 电磁场的边界条件dd0dlSSlSVDHJsstBEtsDvAB 法向分量 连续、E 切向分量 连续21()0sn21SnHJ2121()0SsDB
4、nEHJ一 般 形 式21210,()0nDBEH良 好 介 质 （ ） 中2.2.3 光的偏振状态光属于横波，即光的电磁场振动方向与传播方向垂直。如果光波的振动方向始终不变，只是光波的振幅随相位改变， 这样的光称 为线偏振光，从普通光源发出的光不是偏振光，而是自然光，它具有一切可能的振动方向，对光的传播方向是对称的，即在垂直于传播方向的平面内，无论哪一个方向的振动都不比其他方向占优势。自然光在传播的过程中，由于外界的影响在各个振动方向的光强不相同，某一个振动方向的光强比其他方向占优势，这种光称为部分偏振光。如果对于某一介质的一个特性参数（如折射率、衰减），当其值随输入光信号的偏振方向不同而不同，那么我们称该参数是偏振相关的。2.2.4 平面波的反射和折射12(),23siniirttk共 面斯 涅 尔 定 律菲涅尔公式由斯涅尔定律及电磁场的边界条件得tk ikrki r t 0 1 0 2 121221/21cosscossitrit iiitriitt iiitnERTnET全反射角和布儒斯特角 12121sin()taicBn补充内容：电磁波理论的短波长极限几何光学理论
