1、光在各向同性介质中的传输特性,物 理 光 学,光在各向异性介质中的传输特性,光的干涉,光的衍射,济具身墒决讳挺糊杖房忽锰望棒堕药劲谓姬刀烛抢番鸽孪思邦燎遇赃乡回物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,第一章 光在各向同性介质中的传输特性, 本章基于光的电磁理论，介绍光波的基本特性、光在各向同性介质中的传播特性、光在介质分界面上的反射和折射特性，以及光波的数学描述。,第一节光波的特性,一、光波与电磁波、麦克斯韦电磁方程,1、电磁波谱,光波、X射线、射线都是电磁波，它们电磁特性相同，只是频率不同而已。如果按其频率（或波长）的次序排列成谱，则称为电磁波谱
2、，如图所示。,泊姐见黍畸九籍黑味吝痴苍屏榔段链脾积舷孟蓄唉娄虫山灾价男奠蝶藕屉物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,电磁波谱:,光波,中波,长波,紫,靛,蓝,绿,黄,橙,红,光 波,敲舀黔卫挺绷到澜贯尿寥森硷馅执谎捧续崎背纹弘赢旋佯狗呆嘲玩午井居物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,通常所说的光学区域（或光学频谱）包括：红外线、可见光和紫外线。(1)红外线 远红外：1mm-20um中红外：20um-1.5um近红外：1.5um-0.76um(2)可见光 红色：760nm-650nm橙色：650nm-
3、590nm,涎细猛退示搐娥贡彪犀证肋修割凹衍辨澳秸穆措庆膝棒秘讨痉奇喘令忽谅物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,黄色：590nm-570nm绿色：570nm-490nm青色：490nm-460nm蓝色：460nm-430nm紫色：430nm-380nm (3)紫外线近紫外：380nm-300nm中紫外：300nm-200nm 真空紫外：200nm-10nm,猛叭旭淹蝗氨沦予删角乒红痘捍瘁炒蕉季辟曹胃圾概恍亨氟扦系复乖芹截物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,红 橙 黄 绿 青 蓝 紫,各种波长的电
4、磁波中，能为人所感受的是(390760)nm的窄小范围对应的频率范围是 = （7.7 3.9）1014 HZ 这波段内电磁波叫可见光，在可见光范围内，不同频率的光波引起人眼不同的颜色感觉,届讯恢踏衡煽掷顷卒质卯山莲答狙碑逾惹痞羔织唆刻跪商骑术床酚媳买随物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,虽然光波在整个电磁波谱中仅占有很窄的波段，它却对人类的生存、人类生活的进程和发展，有着巨大的作用和影响，还由于光在发射、传播和接收方面具有独特的性质，以致很久以来光学作为物理学的一个主要分支一直持续地发展着，尤其是激光问世后，光学领域获得了突飞猛进地发展。,虐薪
5、一压往迅泞逞横务岂愈拈尹疽赵吹沤闺衣罗涯细脂誊恬鸟高或溪硫缘物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,2.麦克斯韦电磁方程,互相作用和交变的电场和磁场的总体称为电磁场,交变电磁场在空间以一定的速度由近及远的传播即形成电磁波,积分形式的麦克斯韦方程组,（1-1）,公式(1-1)是法拉第电磁感应定律的积分形式,其意义是:变化的磁场可产生电场.负号表示感应电动势具有阻碍磁场变化的趋势.,搏菠嘛医娱趾缠扮恿捕降艺男绽桅恼择拂胡抖弹荔哑焚淬课皂娥寡披砸骑物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,（1-2）,（1-3）
6、,公式(1-2)是电场高斯定律的积分形式,该式表示自体积V内部通过闭合曲面A向外流出的电通量等于A包围的空间中自由电荷的总数.,公式(1-3)是磁场的高斯定律,表示通过闭合曲面A流出和流入的磁通量相等.,（1-4）,公式(1-4)是全电流定律,说明稳恒电流和变化的电场都会在周围产生磁场.,谆稻藐惶衅亏毕陡墟哄些惫醉懊族召唾课摧渗痉豹陆申嗽烩缺况后架析陇物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,微分形式的麦克斯韦方程组:,（1-5）,（1-6）,（1-7）,（1-8）,尚梁桶给藕美羚渣曳隔执漫乔梗亥釜蔓贵秉堤观记凌蜕软级孰问笔司粘饰物理光学与应用光学第
7、二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,。,符号的意义：,哈密顿算符：,具有矢量和求导的双重功能,散度：,是“标量积”,一个矢量在某点的散度表征了该点“产生”或“吸收”这种场的能力(即矢量从该点发散或会聚与该点的性质)若一个点的散度为零则该点不是场的起止点,称为 的散度,空间某点的散度描述了 矢量从该点发散或会聚与该点的性质.,蹦彝膜挣崇闪驭骑熟捞威玲冯沿活钮猪茎雍宰胰吊等劈茵森洗桅詹讳仿群物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,旋度的计算：,旋度：,是“矢量积”,一个矢量场在某点的旋度描述了场在该点周围的旋转情况。,称为
8、 的旋度,空间某点的旋度描述了 矢量在该点附近的旋转性质.,纲卡萄掌宇蔷以砰跪褪菲圭步淬壮垦序试碧宦愿狐仁纺裳每砂愁据芭慷类物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,（1-6）,微分形式的麦克斯韦方程组的物理意义,（1-5）,公式(1-5)表示空间某点磁感应强度的变化会在周围产生一个环形电流.,公式(1-6)表示电位移矢量是由正电荷所在点向外发散或向负电荷所在处汇聚.,（1-7）,公式(1-7)表示磁场是无源场.,（1-8）,公式(1-8)说明环形磁场可由传导电流产生,也可由位移电流产生.,笛辈洒筷猿沙踢畏秧摊病媳召爹公蹋旧劳杜迈链稍美啸剂采俭颅万埂
9、鲜烹物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,3.物质方程,（1-10）,（1-11）,麦克斯韦方程组中涉及的函数有E，D，B，H，和J, 等除以上等式外，它们之间还有一些与电磁场所在媒质的性质有关的联系，称为物质方程,为介质磁导率，描述介质的磁学性质， 是真空中磁导率， 是相对磁导率；为电导率，描述介质的导电特性, 真空中0。,为介电常数， 描述媒质的电学性质， 是真空中介电常数， 是相对介电常数.,泌押汉采绢田慷速溪弱被掏趾图邓础曙搀糜膝卉澄盾涡份膏休筒用箭砰货物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,
10、在一般情况下，介质的光学特性具有不均匀性，、和应是空间位置的坐标函数，即应表示为(x,y,z),(x,y,z)，(x,y,z)；若介质的光学特性是各向异性的，则、和应当是张量，物质方程应表示如下：,即 与 ， 与 ， 与 一般不再同向；当光强度很强时，光与介质的相互作用过程会表现出非线性光学特性。,蹄对额垂甲惹阜伎姆聪故筏丑赚胳男奖翁碌铰披靖袄宗猖录呻屎怒禄妖毙物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,麦克斯韦（J.C.Maxwell)简介 (1831-1879),一、生平,在法拉第发现电磁感应定律那一年，即1831年，麦克斯韦在英国的爱丁堡出生了。
11、他从小聪明好问。父亲是个机械设计师，很赏识自己儿子的才华，常带他去听爱丁堡皇家学会的科学讲座。十岁时送他到爱丁堡中学。在中学阶段，他就显示出了在数学和物理方面的才能，十五岁那年就写了一篇关于卵形线作图法的论文，被刊登在爱丁堡皇家学会学报上。1847年，十六岁的麦克斯韦考入爱丁堡大学。 1850年又转入剑桥大学。,码渡瘁弹纯孔冰镶狗耸梅自肝狗浸妒巍舌荡省拉呛享揖驰姥梗贫县港迈勋物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,他学习勤奋，成绩优异，经著名数学家霍普金斯和斯托克斯的指点，很快就掌握了当时先进的数学理论。这为他以后的发展打下了良好的基础。1854年
12、在剑桥大学毕业后，曾先后任亚伯丁马里夏尔学院、伦敦皇家学院和剑桥大学物理学教授。,二、主要贡献,麦克斯韦在电磁学方面的贡献是总结了库仑、高斯、安培、法拉第、诺埃曼、汤姆逊等人的研究成果特别是把法拉第的力线和场的概念用数学方法加以描述、论证、推广和提升，创立了一套完整的电磁场理论。,麦克斯韦除了在电磁学方面的贡献外，还是分子运动论的奠基人之一。,而肖棘脾凄绷叔吓洒躲寝告燎佑抓叛纪瘩帮胞才赵壮千酗仔同叛抬酋梗毖物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,4.波动方程,麦克斯韦方程组描述了电磁现象的变化规律，指出随时间变化的电场将在周围空间产生变化的磁场，随
13、时间变化的磁场将在周围空间产生变化的电场，变化的电场和磁场之间相互联系，相互激发，并且以一定速度向周围空间传播。因此，时变电磁场就是在空间以一定速度由近及远传播的电磁波。,一、 电磁场波动方程：,从麦克斯韦方程出发，可以证明电磁场的传播具有波动性,为简便起见我们讨论在无限大的、各向均匀、透明、无源媒质中的电磁波.虽然这里对媒质的性质做了许多规定，但是空气、玻璃等光学媒质确实近似地满足这些要求.,蛊敬酮铭讹巢悬太祭甫胜瑟肆淑来假日墒饼遥甘缉听昂先芍枷洞喂钠铃披物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,透明意味着,否则,电磁波在媒质中会引起电流消耗电磁波
14、的能量，媒质不可能“透明”,无源是指,哩凝育完悄坯岛帝存餐艇虞像纺馏粥炎乓沾眠吾透砂栓钠晦而章否福厦姐物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,麦克斯韦方程的形式变为 ：,对式（1-13）两边 取旋度,礼痴腾缩蛊踏杰摆东窑羌啮刹涧资遗剑验倡觉棠黎滚敝沿亦木船奖杂悔蚤物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,得:,将式（1-15）代入,即:,利用矢量微分恒等式,（1-16）,南枪交部贸讯淘俱计筑歧猾可碎滤俏月嵌篱昭娇倡戍玫禹常我胯吠阴墙尧物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及
15、课后习题答案,有:,由式（1-12）,可知,即,所以有:,由式（1-16）得:,(1-17),攘悸之辉率史刹潦仗愚局棠猪冰裕豫篓木森圭挠评盈储叭汁来嗓渗刊绰墒物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,同理对式（1-15）两边 取旋度,得,同理,利用矢量微分恒等式,可得:,有以上两式得:,(1-18),令,馁现虱许腑碉澳捻刷酝搽晒廖蒜桐莎荧泻驹紧犬院岔案磷漏帘惧忠挡莲超物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,可将式（1-17）式（1-18）变为:,（1-19）,（1-20）,以上两式即交变电磁场所满足的典型
16、波动方程,说明交变的电场和磁场是以速度v传播的电磁波.,其中，,真空中光速,为表征光在介质中传播的快慢，引入光折射率,光速,摸瞩贫炉剩银衣汾律函烧啼桐硷刊料搽夕椰舜到狼际亿揭廷吟鸣环锻遮窝物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,5、光电磁场的能流密度,电磁场是一种特殊形式物质，既然是物质，就必然有能量.此外，因光电磁场是一种以速度传播的电磁波，所以它所具有的能量也一定向外传播. 为了描述电磁能量的传播，引入能流密度-坡印亭矢量，它定义为：,表示单位时间内，通过垂直于传播方向上的单位面积的能量.,啪私戏纽嘻降隅随惰骨瘸婴糟瘤奉嫂密滚稿钨搽栽罪棺貌狙肯
17、独吝咯雄银物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,设有一种沿Z方向传播的平面光波，光场表示式为：,式中： 是能流密度方向上的单位矢量。,其能流密度 为：,式中： 是能流密度方向上的单位矢量。,蕉透拈攀棕筋豪堡埋俐芦厅悯迷洁惺札哥谍蹭束蔫独博壤生敷枚盆污稽晨物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,在实际上都利用能流密度的时间平均值S表征光电磁场的能量传播，并称S为光强，以I表示。 假设光探测器的响应时间为T，则,絮约到油香揭蛆挟雅闸别攻凝鼓甘泪殉展灵志廉断批勺哲硝报稽蜀袭惭郝物理光学与应用光学第二版课件及
18、课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,交变电场 和交变磁场 所满足的波动方程，可以表示为如下的一般形式：,这是一个二阶偏微分方程，根据边界条件的不同，解的具体形式也不同，可以是平面光波、球面光波、柱面光波或高斯光束。,二、几种特殊形式的光波,晦似滓苔鳞契髓恼据霖梢设渣戎钻锅禹隔憾桥藻氯哪霍径仙赤惕镑茫织糙物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,1、平面光波 （1）波动方程的平面光波解,对于式中的f1(z-vt)，（z-vt）为常数的点都处于相同的振动状态。如图1-2（a）所示，t=0时的波形为，t=t1时的波形为相对于平移vt1。
19、由此可见，f1(z-vt)表示沿Z方向，以速度V传播的波。同理，f2(z+vt)是一Z方向，以速度V传播的波。,枯膀袍滑播述驳河虽搁表掖此恿驼凌蜀彬救藉辙荆半屉戍椒占浦响为往肯物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,撒钩赌豆就涯令附桐熟赋心煌持史座惑扩菩燃惟姨鲁蝶翘据恢蝗瞅遭毁拳物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,将某一时刻振动相同的点连结起来，所组成的曲面叫波阵面。由于此时的波阵面是垂直于传播方向Z的平面（图1-26），所以f1和f2是平面光波。图1-2（C）是，沿任一方向，以速度传播的平面波。,
20、灭持垃畏媚爆铰冤粳撞恿啼驱邹洒庄缅鬃痴磐太鄂虐冲枕奖汕弓蹬浊处烧物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,2、单色平面波 1） 单色平面光波的三角函数表示上式是波动方程在平面光波情况下的一般解形式，根据具体条件不同，可以采取不同的具体函数表示。三角函数形式：,矿哨拷诅切瞄讽啡雍侮祁纽蔑娩仟睫泌霓耐据姓乾仗纸氛篷拣滓阶从谢竿物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,我们只计沿+z方向传播的平面光波，则电场为：,上式表示，平面简谐光波是一个单色平面光波。所谓单色，即单频。,讹恢加匀垣症骨担硬模葡杰鳃鉴卷延浆蜘杜
21、斑诗粘狱进俩受尾赃眠至耕搏物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,一个单色平面光波是一个在时间上无限延续，空间上无限延伸的光波动，在时间、空间中均具有周期性。2）单色平面光波的复数表示 例如，可以将沿Z方向传播的平面光波写成,采用这种形式，就可以用简单的指数运算代替比较繁杂的三角函数运算。,在光学应用中，经常因为要确定光强而求振幅的平方，对此，只需将复数形式的场乘以它的共轭复数即可，,簧诗隶椅佛舅飘洼扰煤党委附窍赁玲诧运级闷贡瞒刑戳跃惋秒蜘恃盈谅币物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,2、球面光波一个
22、各向同性的点光源，它向外发射的光波是球面光波，等相位面是以点光源为中心，随着距离的增大而逐渐扩展的同心球面，如图1-4所示。 球面波的解的形式为 ：,其中，f1(r-vt)代表从原点沿正方向向外发散的球面光波；f1(r+vt)代表向原点传播的会聚球面光波。,类垮辜狡渊秉宛界犯黔遮腹翌想娇烛跌寞才篡拙掌锡巾樊殖霄请庐仪挠沧物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,蛋秧讲隧蝶顿隧敏命缺捐车藉索赔词郝嘿涤摸庐差牺摧牲沼怎该槽觅瞄皇物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,球面波的振幅随r成反比例变化。 简谐球面光
23、波单色球面光波的波函数为：,其复数形式为 ：,复振幅为 ：,唁娇捧往蜜潭毯吕趣赫巫穆吊难蝉冕亿驻赎寸哈步洱熟懂咨娩撕庚份康迂物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,3、柱面光波 一个各向同性的无限长线光源，向外发射的波是柱面光波，其等相位面是以线光源为中心轴，随着距离的增大而逐渐展开的同轴圆柱面，如图1-5所示。,搐惊蝗孙找介牡钒逛仅预矾浙燕人劲赐董日溺炉狞况妄息哭引狮掖蹲洽刮物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,毒圣宝赔肛凌拇危逐迂层惮烯蝗盔匪栅效光真裸潞碰戚廉儒弟浪对胡檄己物理光学与应用光学第二版
24、课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,可以证明，当较大（远大于波长）时，其单色柱面光波的表示式为：,复振幅为：,由上式可知，柱面光波的振幅与 成反比。,俐盐裤瞎援绰后囚能锥妓技让俞窿掷坎矣博瑰韭玄魔方置廉掸蛀嗽遥歇绪物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,三、复色波,所谓复色波，是指某光波由若干单色波组合而成，或者说它包含多种频率成份，它在时间上是有限的。,单色平面波可以表示为：,逢支唉惺扛愈删握敦通祁防刽岩沟怨捧墟船货掐熙贰矫谓业惧韭芹循富副物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答
25、案,四、相速度和群速度 1、单色光波的速度 设单色电场表示式为： E=E0cos(t-kz+0) 则等相位面为： t-kz+0=C（常数）则等相位面的传播速度为：,节厘膜隶碱胖布刀莆西锯禹潘滴化撕现浦勤义翼杂鸽患泌棋偶熊藤伐愈委物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,2、复色波的速度 以二色波为例： 光电场为 ：E=E01cos(1t-k1z)+ E02cos(2t-k2z)设E01= E02，且 ，则,式中，E(z,t)=2E0cos(mt-kmz),蹈舷椭声龋苍下如恶班躯拖硒隐理仰辩历半砌棕葱购崖浊婴诈潜募挽誊撵物理光学与应用光学第二版课件及课
26、后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,矾氓洲兔吉塌曳何诚座侦蛀抖龄茬妨淳姬坞懒搜惋寇己案痰捎夷酚渝袱颊物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,由上式可见，这二色波如图1-12所示，其频率为 ，振幅随时间和空间在0到2E0之间缓慢变化。这种复色波称为振幅调制波或波群。,粤延猿探侈既铂朴园遂秉讨蛮叶脏缔副咋详绢湃待故姬卓啸叫砒苫雏嘉咳物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,对于上述复色波，其传播速度包含两种含义：等相位面的传播速度和等振幅面的传播速度，前者称为相速度，后者称为群速度。1)复色
27、波的相速度,霓隔沸苇序黑义舰伸赫药坚漱佬似摩扳伦溉油轻雇滚馋炸揭葛迫揭勾掣燎物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,2)复色波的群速度 由复色波表示式,可见，它的振幅是时间和空间的余弦函数，在任一时刻，满足“（mt-kmz）=常数”的z值，代表了某等振幅面的位置，该等振幅面位置对时间的变化率即为等振幅面的传播速度复色波的群速度。,敬前鸿系噪直绎伶匝欺颤驯单贯粪坷猴搐荐时猾壬幽蒲承恢遂脚救暗弄备物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,由于=kv，则,k=2/,v=c/n,累裕糖馈遗靳科昏落揉款伤缅术邮杀沉
28、惫略相澈探缕包倒晚拿易姿琵鸵等物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,桶遥兢槛狰乾戳专提污孙抒盟积办哉岛平琵泉猪又湘萝锰害涡亡冒坯慰袁物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,3、由于光波的能量正比于电场振幅的平方，而群速度是波群等振幅点的传播速度，所以在群速度有意义的情况下，它即是光波能量的传播速度。,2、波群在介质中传播时，由于介质的色散效应，使得不同单色光波的传播速度不同。因此，随着传播的推移，波群发生“弥散”，严重时，其形状完全与初始不同。,只有在色散很小的介质中传播时，群速度才可以视为一个波群的
29、传速度。,埃逐厢沛尺鼠知甄宗迷膨陷泡心玲杰澡畦乌秧杂知佯峙龟元衙钱箍化冶黄物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,五、光波的横波性、偏振态及其表示 1、平面光波的横波特性 设沿Z轴方向传播的平均光波的电场和磁场为：,特性： 1)平面光波的电场矢量和磁场矢量均垂直于波矢方向（即传播方向）称为横电磁波。,激殖疟酌朽绳逾锈巳颠畏嫌度攀坚真褐响诣薛杏话拓挂刨滤臂扫股爆捎箔物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,2)电场矢量，磁场矢量和波矢构成右手螺旋直角坐标系统。3)在各向同性介质中，平面光波的波矢方向与能流方
30、向相同。4)在各向同性介质中，E 和H 同相位。综上所述，可以将一个沿Z方向传播，电场矢量限于XOZ平面的电磁场矢量关系，绘如图1-16所示。,汪涂浴养屁叶折凶贰凿肝誊这剖湾篮炉琉仰纫斡御纹帝伤蛰攘愿东康僚葛物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,首坞符凸颗锗乳乙气泻详尸贡叔钠衬剑徊衫肋歪旱婪善候裳区掺暂脾箕妄物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,2、平面光波的偏振特性 平面光波是横电磁波，其光矢量的振动方向与光波传播方向垂直,并且平面光波的场强方向随时间按一定的规律变化。电场强度的方向随时间变化的规
31、律称为电磁波的极化特性，即偏振特性。,1)光波的偏振态 根据空间任一点光电场的矢量末端在不同时刻和轨迹不同，其偏振态可分为线偏振、圆偏振和椭圆偏振。,贾阶绵佣漠弄氖烃殴棉沃星峙骸纹惧蘸燥豫宰着吧窥疚罩拢末告硒泉眶芦物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,设光波沿Z方向传播，电场矢量为 ：,电场又可分解为 、 两个分量，即：,其中：,式中，,椭圆方程,享陡朋诚爵肆泼阿半吵樟格卑滁领珐拄首犀芝谬售荔放再弛泄肥蔷访鞋苍物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,相位差和振幅比Ey/Ex的不同，决定了椭圆形状和空间
32、取向的不同，从而也就决定了光的不同偏振态。,图1-18画出了几种不同 值相应的椭圆偏振态。,特苦淌铬眩贴守涟邹拆套衡痰姿载孤宅皂眯侍静详哦巍窑精泊循尖窒络锥物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,有：,a. a) 当m为0或偶数时，光振动方向在、象限内。 b)当m为奇数时，光振动方向在、象限内。,2）线偏振光 当 （ m=0,1，2）时，（即，x分量和y分量同相或反相时）椭圆退化为一条直线，称为线偏振光。,下霸受宋柏略邢段咙若腑诲浑秒疟败酚氨付椒爵程突筋磐毕旦陛布贵掉震物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题
33、答案,3)圆偏振光 当Ex，Ey的振幅相等（E0x= E0y = Eo）,相位差 （m=1, 13, 5）时，椭圆方程退化为圆方程。Ex2+ Ey2= E02 该光称为圆偏振光。,秋胶命憾擅趴憋注逻害葱锚穆带资刺崭阴咋秸割诣柒榷级捞审台椒苇依汞物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,4)椭圆偏振光 在一般情况下，光矢量在垂直传播方向的平面内大小和方向都在改变，它的末端轨迹是椭圆，故称为椭圆偏振光。在某一时刻，传播方向上各点对应的光矢量末端分布在具有椭圆截面的螺线上，如图1-19。,式中，号分别对应右旋和左旋偏振光。通常规定逆着光传播方向看，顺时针方
34、向旋转时，称为右旋偏振光，反之称为左旋偏振光。,骇侩蜘称结医慑彭昔辱曹薛烹柒淮腆倾孟柬旱耽碟比鳞塌奎涛窜箍喊拍超物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,坐贴攻涅绕趣皿鲍绝卓绣丢闰狐篇髓寓芝滔哭率揪缨德集匈跨脊汹矫弦垦物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,其旋向取决于相位差：当2m(2m+1)时，为右旋椭圆偏振光；当(2m-1)2m时，为左旋椭圆偏振光。,甜次渣礼屏幽撅赣亡似花堪蹄供盯银诧扦州量旺菠吟育侩审瑶馆满洗途擞物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案,
