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1、本章概述 光的电磁理论 1 1 明确光是电磁波 产生光效应的是电场强度矢量 波动的特性 1 2 讨论波的独立性 迭加性 相干性 光的干涉 1 3 1 8 干涉的应用 1 9 1 11 干涉仪和其他应用 附录计算方法和公式的推导 第一章光的干涉 光学是研究光的传播以及它和物质相互作用问题的学科 光学通常分为以下四个部分 现代光学 以激光问世为标志 与许多科学技术领域紧密结合 派生了许多新的分支学科 电磁波在介质中的传播速度 电磁波在真空中的传播速度 普适常数 1 在介质的界面上发生反射 折射现象 2 在传播中出现干涉 衍射 偏振现象 电磁波 3 由麦氏方程导出 1 1光的电磁理论 1 1 1Ma
2、xwell电磁波理论 不带电的均匀非导电介质中的Maxwell方程组 电磁波是物质 矢量波动方程 利用恒等式 电磁场的波动方程 传播速度 电磁波 真空光速 其中 波动方程的标量形式 直角坐标系 对磁感应强度B有相似的方程 加上正确的边界条件 可得到波动方程的解 光波 电磁波 的传播规律 例如两个非导电介质分界面上的边界条件 的切向分量连续 的法向分量连续 反射光和折射光的强度和振幅的分配规律 Fresnel公式 1 1 2光的传播行为 从标量波动方程 可以了解波的波动行为 A 沿Z方向的平面波 满足上述方程的波函数具有的形式行波 平面波的一般形式 传播方向 行波的运动 平面波的一般形式 传播方
3、向 B 以O点为球心的球面波 球面座标系的Laplace算符 其中 球面波具有球对称 球面波的振幅随距离的增大而减小 一般表示 1 1 3 单色光波的数学表示 实数表示 复数表示 a 光波的振幅 位相 Phase 初位相 例如单色平面波 光波的强度 光强lightintensity 的定义 光波的强度I应能反映探测器对光波的响应程度 1 1 4 光的其它特性 A 光在介质中的传播速度和折射率 介质中的速度 真空中的速度 折射率的定义 例如 空气 1 00029 水 1 33 玻璃 1 5 折射率n还与波长有关 色散现象 结论 光是某一波段的电磁波 实验表明 若为光在透明介质中的传播速度 为透明介质的折射率 则 讨论 2 对人眼和感光仪器起作用的是 光波中的振动矢量通常指 3 可见光的波长范围 B 光波的振动特性 光具有偏振现象 光波是横波 光的振动方向与传播方向垂直 C 光谱特性 电磁波的频率范围很广 不同波长的电磁波与物质相互作用时有显著不同的现象和规律 因此可将电磁波分为很多波段 电磁波谱 线频率v与波长l的关系 真空中的光速
