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第一節 電磁光學的內涵

    目前光學領域內遇到的絕大部分現象和技術,都能從電磁光學得到很好的解釋。描述光和物質相互作用的經典理論、半經典理論,均把光輻射視為經典電磁波,遵從光的電磁理論。在整個電磁頻譜中,可見光只占很小一部分。由表1-1可以......查看詳細>>

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一、麥克斯韋方程

    在國際單位制的體系下,麥克斯韋方程組有最簡單的形式:式中,H(r,t)是磁場強度矢量(magneticfieldvector,單位:A/m),E(r,t)是電場強度矢量(electricfieldvector,單位:V/m),B(r,t)是磁位移矢量(magneticdisplacementvector)或磁感應強度矢量(magneticinduction或mag......查看詳細>>

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二、矢勢和標勢

    磁感應強度矢量的散度等于0,這表示它本身是由矢量的旋度產生的。因為對于任意矢量都有:▽·(▽×A)=0,所以,(1-4)式表示有矢量勢的存在,令B=▽×A(1-18)A(r,t)是矢量勢(vectorpotential,單位:Vs/m),是坐標和時間的函數。利用(1-18)式,(1-2)式可以......查看詳細>>

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(一)線性、非色散、均勻和各向同性介質

    波動方程首先研究沒有場源存在的介質中電磁波的傳播。在線性、非色散、均勻和各向同性的介質中,假定介質中不存在電流、空間電荷,不考慮鐵磁性,也不考慮電極化的高階項。這時,麥克斯韋方程組變成式中,介電常數和磁導率都是......查看詳細>>

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(二)非均勻介質中的波動方程

    在考慮色散、非均勻或者各向異性介質中的傳輸時,介電張量和磁導率都不能認為是常數,而是與位置和方向相關的函數。對于無增益、無損耗的非均勻、非鐵磁介質,麥克斯韋方程組是式中第二式可寫為對方程兩邊分別作旋量運算,有......查看詳細>>

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一、光場是復數矢量波

    場的概念,本質上是非局域的。就是說,所有光學場共享一個空間,而這個空間是由性質不同的介質分布充滿的。共享的概念不是簡單的數學相加,而是相干疊加,相位和相位分布起著相當重要的作用。電磁光學的基本任務,就是研究電磁......查看詳細>>

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二、光場的標量波理論

    光本質上是相干的。不同偏振方向的光的干涉表現為光的偏振狀態的改變,例如線偏振、橢圓偏振、圓偏振狀態之間的演化及偏振面的旋轉等。而相同偏振方向光的干涉,表現為強度的變化,形成強度分布,稱為干涉圖形,例如脈沖波包形......查看詳細>>

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三、光線和程函方程

    在忽略光的波長時,光場的性質可以用幾何光學來處理。在幾何光學中,光場的能量沿著一定的曲線(光線)傳輸,光場用光線來表征。幾何光學是電磁光學的短波近似,它的所有規律都可以從麥克斯韋方程出發并取λ0→0極限得到。幾何光......查看詳細>>

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四、光場的線性相干疊加

    構成光學波函數基礎的單色平面波為各種光場分布函數共享,核心問題就是要找到相對應的一組復振幅,方法就是諧波分析。復振幅的諧波分析稱為傅里葉光學(Fourieroptics)。對線性介質,在無源區域,麥克斯韋方程組是齊次線性方程組......查看詳細>>

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(一)反射和折射定律

    假定光是在兩種不同折射率材料的水平界面(x,y)上反射,入射光從界面之外入射到(x,y)平面上,入射光線與(x,y)上入射點的法線所構成的平面稱為入射面。設材料為線性、均勻、各向同性、無耗散、非磁性的,折射率分別為n1和n2,在入射平......查看詳細>>

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