第2章光學(xué)基本知識(shí)與光場(chǎng)傳播規(guī)律2.1.1光的基本屬性波動(dòng)性和粒子性（波粒二象性）

§2.1光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)10/30/20221第2章光學(xué)基本知識(shí)與光場(chǎng)傳播規(guī)律2.1.1光的基本屬性2.1.2折射反射全反射當(dāng)時(shí)，逐漸增大入射角，反射角會(huì)增大，達(dá)到直角10/30/202222.1.2折射反射全反射當(dāng)時(shí)，逐漸增大入射角，反射角會(huì)此時(shí)有：當(dāng)時(shí)，入射光的能量全部被界面反射回光密介質(zhì)，即稱(chēng)為全反射。10/30/20223此時(shí)有：當(dāng)時(shí)，入射光的能量全部被界面反射回光密介質(zhì)，即稱(chēng)為全2.1.3偏振（Polarization

）1.光的偏振態(tài)線偏振光：

·····光振動(dòng)垂直板面光振動(dòng)平行板面自然光：···10/30/202242.1.3偏振（Polarization）·····部分偏振光：

······平行板面的光振動(dòng)較強(qiáng)垂直板面的光振動(dòng)較強(qiáng)··10/30/20225部分偏振光：······平行板面的光振動(dòng)較強(qiáng)垂直板面的光振動(dòng)圓偏振光、橢圓偏振光

右旋圓偏振光右旋橢圓偏振光10/30/20226圓偏振光、橢圓偏振光右旋圓右旋橢圓10/22/202262.偏振度Ip—部分偏振光中包含的完全偏振光的強(qiáng)度It

—部分偏振光的總強(qiáng)度In

—部分偏振光中包含的自然光的強(qiáng)度完全偏振光(線、圓、橢圓)P=1自然光(非偏振光)P=0部分偏振光0<P<1偏振度的另一種表示：10/30/202272.偏振度Ip—部分偏振光中包含的完全偏振光的強(qiáng)度It3.偏振片的起偏和檢偏一.起偏

起偏的原理：利用某種光學(xué)的不對(duì)稱(chēng)性

偏振片微晶型分子型xyzz線柵起偏器入射電磁波

起偏：從自然光獲得偏振光

起偏器:起偏的光學(xué)器件·非偏振光線偏振光光軸電氣石晶片··10/30/202283.偏振片的起偏和檢偏一.起偏起偏的原理：利用某種光常用的起偏的方式有以下幾種：（1）基于晶體雙折射原理起偏（2）布儒斯特角起偏這是利用光在界面上的反射與吸收過(guò)程獲得偏振光的一種方式：

·······n1n2iir·自然光反射和折射后產(chǎn)生部分偏振光·····n1n2i0i0r0線偏振光··S起偏振角···10/30/20229常用的起偏的方式有以下幾種：·······n1n2iir·自i

=時(shí)，反射光只有S分量

—布儒斯特角或

起偏角由

有：10/30/202210i=時(shí)，反射光只有S分量10/22/2022

1.兩列光波的疊加(只討論電振動(dòng))p···12r1r2P:12E0E10E202.1.4光的干涉光的相干條件：頻率相同、振動(dòng)方向相同、相差恒定10/30/2022111.兩列光波的疊加(只討論電振動(dòng))p···12r1r2P非相干光源I=I1

+I2—非相干疊加

完全相干光源

▲相長(zhǎng)干涉（明）

(k=0,1,2,3…)▲相消干涉（暗）

(k=0,1,2,3…)2.條紋襯比度（對(duì)比度，反襯度）10/30/202212非相干光源I=I1+I2—非相干疊加雙縫干涉

一.雙縫干涉p·r1r2xx0xIxxDdo單色光入射d>>λ，D>>d(d10-4m,Dm)波程差：相位差：明紋

暗紋10/30/202213雙縫干涉一.雙縫干涉p·r1r2xx0xIxx條紋間距(1)一系列平行的明暗相間的條紋；

(3)中間級(jí)次低；明紋:k，k=1,2,3…(整數(shù)級(jí))暗紋:(2k+1)/2(半整數(shù)級(jí))(4)條紋特點(diǎn)：(2)不太大時(shí)條紋等間距；某條紋級(jí)次=該條紋相應(yīng)的(r2-r1)/10/30/202214條紋間距(1)一系列平行的明暗相間的條紋；(3)中間二.光強(qiáng)公式若I1=I2

=I0

,則光強(qiáng)曲線I02-24-4k012-1-24I0x0x1x2x

-2x-1sin0/d-/d-2/d2/d10/30/202215二.光強(qiáng)公式若I1=I2=I0,則2.1.5光的衍射（Diffractionoflight）1

衍射現(xiàn)象、惠更斯——菲涅耳原理一.光的衍射1.現(xiàn)象:*S衍射屏觀察屏a

10-3a2.定義:光在傳播過(guò)程中能繞過(guò)障礙物*S衍射屏觀察屏LL的邊緣而偏離直線傳播的現(xiàn)象10/30/2022162.1.5光的衍射（Diffractionofli二.惠更斯——菲涅耳原理波傳到的任何一點(diǎn)都是子波的波源，··pdE(p)rQdSS(波前)設(shè)初相為零n遠(yuǎn)場(chǎng)衍射(2)夫瑯禾費(fèi)衍射近場(chǎng)衍射(1)菲涅耳衍射3.分類(lèi):各子波在空間某點(diǎn)的相干疊加，就決定了該點(diǎn)波的強(qiáng)度。10/30/202217二.惠更斯——菲涅耳原理波傳到的任何一點(diǎn)都是子波的波源，·P處波的強(qiáng)度取決于波前上Q點(diǎn)處的強(qiáng)度K():方向因子10/30/202218P處波的強(qiáng)度取決于波前上Q點(diǎn)處的強(qiáng)度K():方向因子102單縫的夫瑯禾費(fèi)衍射、半波帶法一.裝置*S

ff

a透鏡L透鏡L·pAB縫平面觀察屏0δ二.半波帶法(縫寬)S:單色光源:衍射角——中央明紋(中心)當(dāng)時(shí)，可將縫分為兩個(gè)“半波帶”

A→P和B→P的光程差10/30/2022192單縫的夫瑯禾費(fèi)衍射、半波帶法一.裝置*Sffaaθ1′2BA半波帶半波帶12′兩個(gè)“半波帶”上發(fā)的光在P處干涉相消形成暗紋。當(dāng)時(shí)，可將縫分成三個(gè)“半波帶”P(pán)處近似為明紋中心aλ/2θBAλ/2半波帶半波帶121′2′10/30/202220aθ1′2BA半波帶半波帶12′兩個(gè)“半波帶”上發(fā)的光在P處aλ/2BAθ形成暗紋。當(dāng)時(shí),可將縫分成四個(gè)“半波帶”,——暗紋——明紋(中心)

——中央明紋(中心)上述暗紋和中央明紋(中心)位置是準(zhǔn)確的，其余明紋中心的位置較上稍有偏離。一般情況10/30/202221aλ/2BAθ形成暗紋。當(dāng)三.振幅矢量法、光強(qiáng)公式(N很大)每個(gè)窄帶發(fā)的子波在P點(diǎn)振幅近似相等,設(shè)為P處的合振幅EP就是各子波的振幅矢量和的模透鏡fpxxxsin縫平面縫寬aABC0觀測(cè)屏10/30/202222三.振幅矢量法、光強(qiáng)公式(N很大)每個(gè)窄帶發(fā)的子波在PP處是多個(gè)同方向、同頻率、同振幅、初對(duì)于O點(diǎn):

=0,

=0E0E0……E0

=

NE0對(duì)于其他點(diǎn)P：

EP

<E0EPE0當(dāng)N

時(shí),N個(gè)相接的折線將變?yōu)橐粋€(gè)圓弧。相依次差一個(gè)恒量△

的簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成，合成的結(jié)果仍為簡(jiǎn)諧振動(dòng)。10/30/202223P處是多個(gè)同方向、同頻率、同振幅、初對(duì)于O點(diǎn):令有

又P點(diǎn)的光強(qiáng)REPE0△Φ△Φ10/30/202224令有又P點(diǎn)的光強(qiáng)REPE0△Φ△Φ10/22/202224由可得(1)主極大（中央明紋中心）位置：(2)極?。ò导y）位置：由得或(3)次極大位置：10/30/202225由可得解得:相應(yīng):(4)光強(qiáng):從中央往外各次極大的光強(qiáng)依次為:0.0472I0,0.0165I0,0.0083I0,…∴

I次極大<<I主極大-2.46πo2--2yy1

=tgy2=+2.46π-1.43π+1.43π····10/30/202226解得:相應(yīng):(4)光強(qiáng):從中央往外各次極大的光強(qiáng)依次為/a-(/a)2(/a)-2(

/a)sin0.0470.0171I/I00相對(duì)光強(qiáng)曲線0.0470.017四.條紋寬度1.中央明紋:λΔxI0x1x2衍射屏透鏡觀測(cè)屏Δx0

f1時(shí)，角寬度線寬度——衍射反比定律10/30/202227/a-(/a)2(/a)-2(/a)sin2.其他明紋(次極大)3.波長(zhǎng)對(duì)條紋寬度的影響

4.縫寬變化對(duì)條紋的影響波長(zhǎng)越長(zhǎng)，條紋寬度越寬縫寬越小，條紋寬度越寬當(dāng)時(shí)，屏幕是一片亮I0sin10/30/2022282.其他明紋(次極大)3.波長(zhǎng)對(duì)條紋寬度的影響4.∴幾何光學(xué)是波動(dòng)光學(xué)在/a

0時(shí)的極限情形只顯出單一的明條紋單縫的幾何光學(xué)像當(dāng)時(shí)，

10/30/202229∴幾何光學(xué)是波動(dòng)光學(xué)在/a0時(shí)的極限情形只顯出單一2.2.1、麥克斯韋方程組的積分形式：§2.2麥克斯韋方程組與電介質(zhì)傳導(dǎo)電流密度:運(yùn)流電流密度:

10/30/2022302.2.1、麥克斯韋方程組的積分形式：§2.2麥克斯韋方程組微分形式的麥克斯韋方程組：

由于存在電荷守恒定律，麥克斯韋方程組中后兩個(gè)散度方程可以從前兩個(gè)旋度方程導(dǎo)出，故不是獨(dú)立的?？偣灿腥齻€(gè)獨(dú)立的矢量方程，五個(gè)矢量，一個(gè)標(biāo)量，還缺兩個(gè)矢量方程－狀態(tài)方程。10/30/202231微分形式的麥克斯韋方程組：由于存在電荷守恒定律，狀態(tài)方程：

10/30/202232狀態(tài)方程：10/22/2022322.2.2電介質(zhì)1.電介質(zhì)的特性電極化強(qiáng)度為：

介質(zhì)折射率為：所以有：

即介質(zhì)的特性包括：線性特性、非色散特性、均勻特性、各向同性、空間非色散性

10/30/2022332.2.2電介質(zhì)1.電介質(zhì)的特性10/22/2022332.電介質(zhì)的分類(lèi)

簡(jiǎn)單介質(zhì)非均勻介質(zhì)各向異性介質(zhì)非線性介質(zhì)色散介質(zhì)諧振介質(zhì)10/30/2022342.電介質(zhì)的分類(lèi)10/22/202234§2.3

平面電磁波的傳播

2.3.1電磁波動(dòng)方程·媒質(zhì)均勻,線性,各向同性。若不考慮位移電流，就是MQS場(chǎng)中的擴(kuò)散方程。從電磁場(chǎng)基本方程組推導(dǎo)電磁波動(dòng)方程討論前提：·脫離激勵(lì)源；1）2）2.3.2均勻平面波10/30/202235§2.3平面電磁波的傳播2.3.1電磁波動(dòng)方程·媒均勻平面波條件：結(jié)論·Ex=Hx=0

（時(shí)變場(chǎng)），沿波傳播方向上無(wú)場(chǎng)的分量，稱(chēng)為T(mén)EM波。（4）（5）（6）

即（1）（2）（3）由得由得由由·選擇坐標(biāo)軸，令Ez=0,則Hy=0,從式(2)、（6）導(dǎo)出一維標(biāo)量波動(dòng)方程10/30/202236均勻平面波條件：結(jié)論·Ex=Hx=0（2.2.3理想介質(zhì)中的均勻平面波1波動(dòng)方程的解及其傳播特性方程的解

·波阻抗——入射（反射）電場(chǎng)與入射（反射）磁場(chǎng)的比值

·能量的傳播方向與波的傳播方向一致。傳播特性

·（單一頻率）電磁波的相速，真空中m/s(歐姆)及方程10/30/2022372.2.3理想介質(zhì)中的均勻平面波1波動(dòng)方程的解及其傳播2正弦穩(wěn)態(tài)電磁波式中——傳播常數(shù)，——波數(shù)、相位常數(shù)（），——波長(zhǎng)（m）。式中是待定復(fù)常數(shù)，由邊界條件確定?！、H、S在空間相互正交，波阻抗為實(shí)數(shù)；·相位速度的證明：相速是等相位面前進(jìn)的速度·場(chǎng)量的幅值與無(wú)關(guān)，是等幅波；·反映弧度中波長(zhǎng)的個(gè)數(shù)，又稱(chēng)波數(shù)；其解10/30/2022382正弦穩(wěn)態(tài)電磁波式中2.2.4導(dǎo)電媒質(zhì)中的均勻平面波正弦電磁波的波動(dòng)方程復(fù)數(shù)形式為——復(fù)介電常數(shù)式中用分別替換理想介質(zhì)中的k和，當(dāng)，稱(chēng)為良導(dǎo)體，良導(dǎo)體中波的傳播特性：·E,H為減幅波（集膚效應(yīng)）；圖6.3.1導(dǎo)電媒質(zhì)中正弦均勻平面波沿x方向的傳播·波阻抗為復(fù)數(shù),

超前

·理想介質(zhì)與良導(dǎo)體中均勻平面波傳播特性的比較。電磁波是色散波,與有關(guān)。10/30/2022392.2.4導(dǎo)電媒質(zhì)中的均勻平面波正弦電磁波的2.2.5平面波的反射與折射本節(jié)從電磁現(xiàn)象的普遍規(guī)律出發(fā)，討論均勻平面波以任意角度入射到無(wú)限大平面分界面時(shí)出現(xiàn)的反射與折射情況。圖6.5.1平面波的斜入射圖6.5.2垂直極化波的斜入射垂直極化波——E與入射面垂直；入射面——與n所在的平面；平行極化波——E與入射面平行；圖6.5.3平行極化波的斜入射10/30/2022402.2.5平面波的反射與折射本節(jié)從電磁現(xiàn)象的1理想介質(zhì)中垂直極化波的斜入射媒質(zhì)1：媒質(zhì)2：1.

在z=0

平面上,E1t=E2t

,有等式對(duì)任意x成立,必有用代入上式,得可見(jiàn)反射角=入射角——反射定律；——折射定律，斯耐爾定律。圖6.5.4局部坐標(biāo)10/30/2022411理想介質(zhì)中垂直極化波的斜入射媒質(zhì)1：媒質(zhì)2：1.2.在z=0平面上,E1t=E2t,H1t=H2t,有聯(lián)立求解兩式,得到菲涅爾公式反射系數(shù)折射系數(shù)若為正入射,則和10/30/2022422.在z=0平面上,E1t=E2t,H1t=H2理想介質(zhì)中平行極化波的斜入射1.在z=0平面上,E1t=E2t,

同上分析,有反射定律折射定律2.在z=0

平面上,E1t=E2t,H1t=H2t

,有聯(lián)立解后,得到平行極化波的菲涅爾公式反射系數(shù)折射系數(shù)若為正入射,則和10/30/2022432理想介質(zhì)中平行極化波的斜入射1.在z=0平3理想介質(zhì)中的全反射和全折射1.全反射根據(jù)折射定律全反射條件：（電磁波從光密媒質(zhì)到光疏媒質(zhì)），全反射時(shí)，折射波在分界面表面（區(qū)域2）沿著x方向傳播，沿x方向傳播的電磁波又稱(chēng)為分界面上的表面波。如介質(zhì)波導(dǎo)就是一種表面波傳播系統(tǒng)。當(dāng)即時(shí)的反射現(xiàn)象稱(chēng)為全反射。入射角=臨界入射角此時(shí)仍為全反射，折射波一方面在分界面表面沿x方向傳播，另一方面沿z軸方向按指數(shù)形式衰減。10/30/2022443理想介質(zhì)中的全反射和全折射1.全反射根據(jù)折射定律2．全折射

當(dāng)反射系數(shù)時(shí)，發(fā)生全折射（即無(wú)反射波）。折射定律b.解得——布儒斯特角a.垂直極化波只有當(dāng)(同種介質(zhì))時(shí)，才能發(fā)生全折射。結(jié)論當(dāng)時(shí)，平行極化波發(fā)生全折射，能量全部進(jìn)入?yún)^(qū)域2，反射波中僅有垂直極化波，稱(chēng)為極化濾波效應(yīng)。故又稱(chēng)為極化角。結(jié)論10/30/2022452．全折射當(dāng)反射系數(shù)第2章光學(xué)基本知識(shí)與光場(chǎng)傳播規(guī)律2.1.1光的基本屬性波動(dòng)性和粒子性（波粒二象性）

§2.1光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)10/30/202246第2章光學(xué)基本知識(shí)與光場(chǎng)傳播規(guī)律2.1.1光的基本屬性2.1.2折射反射全反射當(dāng)時(shí)，逐漸增大入射角，反射角會(huì)增大，達(dá)到直角10/30/2022472.1.2折射反射全反射當(dāng)時(shí)，逐漸增大入射角，反射角會(huì)此時(shí)有：當(dāng)時(shí)，入射光的能量全部被界面反射回光密介質(zhì)，即稱(chēng)為全反射。10/30/202248此時(shí)有：當(dāng)時(shí)，入射光的能量全部被界面反射回光密介質(zhì)，即稱(chēng)為全2.1.3偏振（Polarization

）1.光的偏振態(tài)線偏振光：

·····光振動(dòng)垂直板面光振動(dòng)平行板面自然光：···10/30/2022492.1.3偏振（Polarization）·····部分偏振光：

······平行板面的光振動(dòng)較強(qiáng)垂直板面的光振動(dòng)較強(qiáng)··10/30/202250部分偏振光：······平行板面的光振動(dòng)較強(qiáng)垂直板面的光振動(dòng)圓偏振光、橢圓偏振光

右旋圓偏振光右旋橢圓偏振光10/30/202251圓偏振光、橢圓偏振光右旋圓右旋橢圓10/22/202262.偏振度Ip—部分偏振光中包含的完全偏振光的強(qiáng)度It

—部分偏振光的總強(qiáng)度In

—部分偏振光中包含的自然光的強(qiáng)度完全偏振光(線、圓、橢圓)P=1自然光(非偏振光)P=0部分偏振光0<P<1偏振度的另一種表示：10/30/2022522.偏振度Ip—部分偏振光中包含的完全偏振光的強(qiáng)度It3.偏振片的起偏和檢偏一.起偏

起偏的原理：利用某種光學(xué)的不對(duì)稱(chēng)性

偏振片微晶型分子型xyzz線柵起偏器入射電磁波

起偏：從自然光獲得偏振光

起偏器:起偏的光學(xué)器件·非偏振光線偏振光光軸電氣石晶片··10/30/2022533.偏振片的起偏和檢偏一.起偏起偏的原理：利用某種光常用的起偏的方式有以下幾種：（1）基于晶體雙折射原理起偏（2）布儒斯特角起偏這是利用光在界面上的反射與吸收過(guò)程獲得偏振光的一種方式：

·······n1n2iir·自然光反射和折射后產(chǎn)生部分偏振光·····n1n2i0i0r0線偏振光··S起偏振角···10/30/202254常用的起偏的方式有以下幾種：·······n1n2iir·自i

=時(shí)，反射光只有S分量

—布儒斯特角或

起偏角由

有：10/30/202255i=時(shí)，反射光只有S分量10/22/2022

1.兩列光波的疊加(只討論電振動(dòng))p···12r1r2P:12E0E10E202.1.4光的干涉光的相干條件：頻率相同、振動(dòng)方向相同、相差恒定10/30/2022561.兩列光波的疊加(只討論電振動(dòng))p···12r1r2P非相干光源I=I1

+I2—非相干疊加

完全相干光源

▲相長(zhǎng)干涉（明）

(k=0,1,2,3…)▲相消干涉（暗）

(k=0,1,2,3…)2.條紋襯比度（對(duì)比度，反襯度）10/30/202257非相干光源I=I1+I2—非相干疊加雙縫干涉

一.雙縫干涉p·r1r2xx0xIxxDdo單色光入射d>>λ，D>>d(d10-4m,Dm)波程差：相位差：明紋

暗紋10/30/202258雙縫干涉一.雙縫干涉p·r1r2xx0xIxx條紋間距(1)一系列平行的明暗相間的條紋；

(3)中間級(jí)次低；明紋:k，k=1,2,3…(整數(shù)級(jí))暗紋:(2k+1)/2(半整數(shù)級(jí))(4)條紋特點(diǎn)：(2)不太大時(shí)條紋等間距；某條紋級(jí)次=該條紋相應(yīng)的(r2-r1)/10/30/202259條紋間距(1)一系列平行的明暗相間的條紋；(3)中間二.光強(qiáng)公式若I1=I2

=I0

,則光強(qiáng)曲線I02-24-4k012-1-24I0x0x1x2x

-2x-1sin0/d-/d-2/d2/d10/30/202260二.光強(qiáng)公式若I1=I2=I0,則2.1.5光的衍射（Diffractionoflight）1

衍射現(xiàn)象、惠更斯——菲涅耳原理一.光的衍射1.現(xiàn)象:*S衍射屏觀察屏a

10-3a2.定義:光在傳播過(guò)程中能繞過(guò)障礙物*S衍射屏觀察屏LL的邊緣而偏離直線傳播的現(xiàn)象10/30/2022612.1.5光的衍射（Diffractionofli二.惠更斯——菲涅耳原理波傳到的任何一點(diǎn)都是子波的波源，··pdE(p)rQdSS(波前)設(shè)初相為零n遠(yuǎn)場(chǎng)衍射(2)夫瑯禾費(fèi)衍射近場(chǎng)衍射(1)菲涅耳衍射3.分類(lèi):各子波在空間某點(diǎn)的相干疊加，就決定了該點(diǎn)波的強(qiáng)度。10/30/202262二.惠更斯——菲涅耳原理波傳到的任何一點(diǎn)都是子波的波源，·P處波的強(qiáng)度取決于波前上Q點(diǎn)處的強(qiáng)度K():方向因子10/30/202263P處波的強(qiáng)度取決于波前上Q點(diǎn)處的強(qiáng)度K():方向因子102單縫的夫瑯禾費(fèi)衍射、半波帶法一.裝置*S

ff

a透鏡L透鏡L·pAB縫平面觀察屏0δ二.半波帶法(縫寬)S:單色光源:衍射角——中央明紋(中心)當(dāng)時(shí)，可將縫分為兩個(gè)“半波帶”

A→P和B→P的光程差10/30/2022642單縫的夫瑯禾費(fèi)衍射、半波帶法一.裝置*Sffaaθ1′2BA半波帶半波帶12′兩個(gè)“半波帶”上發(fā)的光在P處干涉相消形成暗紋。當(dāng)時(shí)，可將縫分成三個(gè)“半波帶”P(pán)處近似為明紋中心aλ/2θBAλ/2半波帶半波帶121′2′10/30/202265aθ1′2BA半波帶半波帶12′兩個(gè)“半波帶”上發(fā)的光在P處aλ/2BAθ形成暗紋。當(dāng)時(shí),可將縫分成四個(gè)“半波帶”,——暗紋——明紋(中心)

——中央明紋(中心)上述暗紋和中央明紋(中心)位置是準(zhǔn)確的，其余明紋中心的位置較上稍有偏離。一般情況10/30/202266aλ/2BAθ形成暗紋。當(dāng)三.振幅矢量法、光強(qiáng)公式(N很大)每個(gè)窄帶發(fā)的子波在P點(diǎn)振幅近似相等,設(shè)為P處的合振幅EP就是各子波的振幅矢量和的模透鏡fpxxxsin縫平面縫寬aABC0觀測(cè)屏10/30/202267三.振幅矢量法、光強(qiáng)公式(N很大)每個(gè)窄帶發(fā)的子波在PP處是多個(gè)同方向、同頻率、同振幅、初對(duì)于O點(diǎn):

=0,

=0E0E0……E0

=

NE0對(duì)于其他點(diǎn)P：

EP

<E0EPE0當(dāng)N

時(shí),N個(gè)相接的折線將變?yōu)橐粋€(gè)圓弧。相依次差一個(gè)恒量△

的簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成，合成的結(jié)果仍為簡(jiǎn)諧振動(dòng)。10/30/202268P處是多個(gè)同方向、同頻率、同振幅、初對(duì)于O點(diǎn):令有

又P點(diǎn)的光強(qiáng)REPE0△Φ△Φ10/30/202269令有又P點(diǎn)的光強(qiáng)REPE0△Φ△Φ10/22/202224由可得(1)主極大（中央明紋中心）位置：(2)極?。ò导y）位置：由得或(3)次極大位置：10/30/202270由可得解得:相應(yīng):(4)光強(qiáng):從中央往外各次極大的光強(qiáng)依次為:0.0472I0,0.0165I0,0.0083I0,…∴

I次極大<<I主極大-2.46πo2--2yy1

=tgy2=+2.46π-1.43π+1.43π····10/30/202271解得:相應(yīng):(4)光強(qiáng):從中央往外各次極大的光強(qiáng)依次為/a-(/a)2(/a)-2(

/a)sin0.0470.0171I/I00相對(duì)光強(qiáng)曲線0.0470.017四.條紋寬度1.中央明紋:λΔxI0x1x2衍射屏透鏡觀測(cè)屏Δx0

f1時(shí)，角寬度線寬度——衍射反比定律10/30/202272/a-(/a)2(/a)-2(/a)sin2.其他明紋(次極大)3.波長(zhǎng)對(duì)條紋寬度的影響

4.縫寬變化對(duì)條紋的影響波長(zhǎng)越長(zhǎng)，條紋寬度越寬縫寬越小，條紋寬度越寬當(dāng)時(shí)，屏幕是一片亮I0sin10/30/2022732.其他明紋(次極大)3.波長(zhǎng)對(duì)條紋寬度的影響4.∴幾何光學(xué)是波動(dòng)光學(xué)在/a

0時(shí)的極限情形只顯出單一的明條紋單縫的幾何光學(xué)像當(dāng)時(shí)，

10/30/202274∴幾何光學(xué)是波動(dòng)光學(xué)在/a0時(shí)的極限情形只顯出單一2.2.1、麥克斯韋方程組的積分形式：§2.2麥克斯韋方程組與電介質(zhì)傳導(dǎo)電流密度:運(yùn)流電流密度:

10/30/2022752.2.1、麥克斯韋方程組的積分形式：§2.2麥克斯韋方程組微分形式的麥克斯韋方程組：

由于存在電荷守恒定律，麥克斯韋方程組中后兩個(gè)散度方程可以從前兩個(gè)旋度方程導(dǎo)出，故不是獨(dú)立的?？偣灿腥齻€(gè)獨(dú)立的矢量方程，五個(gè)矢量，一個(gè)標(biāo)量，還缺兩個(gè)矢量方程－狀態(tài)方程。10/30/202276微分形式的麥克斯韋方程組：由于存在電荷守恒定律，狀態(tài)方程：

10/30/202277狀態(tài)方程：10/22/2022322.2.2電介質(zhì)1.電介質(zhì)的特性電極化強(qiáng)度為：

介質(zhì)折射率為：所以有：

即介質(zhì)的特性包括：線性特性、非色散特性、均勻特性、各向同性、空間非色散性

10/30/2022782.2.2電介質(zhì)1.電介質(zhì)的特性10/22/2022332.電介質(zhì)的分類(lèi)

簡(jiǎn)單介質(zhì)非均勻介質(zhì)各向異性介質(zhì)非線性介質(zhì)色散介質(zhì)諧振介質(zhì)10/30/2022792.電介質(zhì)的分類(lèi)10/22/202234§2.3

平面電磁波的傳播

2.3.1電磁波動(dòng)方程·媒質(zhì)均勻,線性,各向同性。若不考慮位移電流，就是MQS場(chǎng)中的擴(kuò)散方程。從電磁場(chǎng)基本方程組推導(dǎo)電磁波動(dòng)方程討論前提：·脫離激勵(lì)源；1）2）2.3.2均勻平面波10/30/202280§2.3平面電磁波的傳播2.3.1電磁波動(dòng)方程·媒均勻平面波條件：結(jié)論·Ex=Hx=0

（時(shí)變場(chǎng)），沿波傳播方向上無(wú)場(chǎng)的分量，稱(chēng)為T(mén)EM波。（4）（5）（6）

即（1）（2）（3）由得由得由由·選擇坐標(biāo)軸，令Ez=0,則Hy=0,從式(2)、（6）導(dǎo)出一維標(biāo)量波動(dòng)方程10/30/202281均勻平面波條件：結(jié)論·Ex=Hx=0（2.2.3理想介質(zhì)中的均勻平面波1波動(dòng)方程的解及其傳播特性方程的解

·波阻抗——入射（反射）電場(chǎng)與入射（反射）磁場(chǎng)的比值

·能量的傳播方向與波的傳播方向一致。傳播特性

·（單一頻率）電磁波的相速，真空中m/s(歐姆)及方程10/30/2022822.2.3理想介質(zhì)中的均勻平面波1波動(dòng)方程的解及其傳播2正弦穩(wěn)態(tài)電磁波式中——傳播常數(shù)，——波數(shù)、相位常數(shù)（），——波長(zhǎng)（m）。式中是待定復(fù)常數(shù)，由邊界條件確定?！、H、S在空間相互正交，波阻抗為實(shí)數(shù)；·相位速度的證明：相速是等相位面前進(jìn)的速度·場(chǎng)量的幅值與無(wú)關(guān)，是等幅波；·反映弧度中波長(zhǎng)的個(gè)數(shù)，又稱(chēng)波數(shù)；其解10/30/2022832正弦穩(wěn)態(tài)電磁波式中2.2.4導(dǎo)電媒質(zhì)中的均勻平面波正弦電磁波的波動(dòng)方程復(fù)數(shù)形式為——復(fù)介電常數(shù)式中用分