2.1波動、復振幅的基本概念課件

波動光學：

以光的波動性為基礎，研究光的傳播及其規(guī)律。主要內(nèi)容：光的干涉光的衍射光的偏振光的電介質表面的反射折射第二章波動光學基本原理光學現(xiàn)象

模擬圓孔衍射圖樣

日常生活中的肥皂膜干涉第二章波動光學基本原理定態(tài)光波與復振幅描述波前的概念傍軸條件與遠場條件（軸上物點和軸外物點）波動的迭加光的波動現(xiàn)象簡介(干涉、衍射和偏振等）定態(tài)光波（1）空間各點的擾動是同頻率的簡諧振蕩（2）波場中各點擾動的振幅不隨時間變化，在空間形成一個穩(wěn)定的振幅分布

滿足上述要求的光波應當充滿全空間，是無限長的單色波列。當波列的持續(xù)時間比其擾動周期長得多時，即可將其當作無限長波列處理。

定態(tài)光波不是簡諧波，其空間各點的振幅可以不同。

任何復雜的非單色波都可以分解為一系列單色波的迭加。條件：定態(tài)光波的時空雙重周期性定態(tài)光波的描述

電磁波是矢量波，應該用矢量表達式描述。但對符合上述條件的定態(tài)光波，通常用標量表達式描述：

：振幅的空間分布；

：位相的空間分布。

定態(tài)平面波

振幅A（P）是常數(shù)，它與場點坐標無關;特點：

位相是直角坐標的線性函數(shù)，即

常數(shù)

為初位相,即時刻t=0時原點的位相。

，波矢，指向波的傳播方向，其數(shù)值為角波數(shù)，表示

長度內(nèi)的波長數(shù)目。

波面的條件為

=常數(shù)，即常數(shù)，為與波矢垂直的一系列平面，故名波面。kPz’z’波面rj(P)=常數(shù)一維平面波的時空雙重周期性z

周期:t

周期:一維平面波的時空雙重周期性的比較時空聯(lián)系：空間角頻率:角頻率:空間頻率:頻率:空間周期l周期T波的空間周期性波的時間周期性平面波矢的方向角波矢的方向可以用方向余弦角表示為在光學中，習慣用上述三個角的余角表示方向為

平面波矢的數(shù)學表述波矢

通常取波場中任一平面的位置在z=0處，則該平面上的位相分布為

位相方向余弦定態(tài)球面波

點發(fā)出的球面波在平面上的振動亦為

（0，0，zo）

點發(fā)出的球面波在平面上的振動為（xo，yo，zo）復振幅:波的復數(shù)表示

在考察單色簡諧波的波函數(shù)時，各場點復函數(shù)中的時間相因子都是相同的，故可以將它分離出來。故復波函數(shù)考慮單色波迭加時，相同，故可以提出來；復波函數(shù)滿足與波函數(shù)相同的波動方程，復、實描述是等價的；復振幅運算簡單；由復振幅容易得到實波函數(shù)。復振幅引入復振幅的意義：平面波的復振幅振幅位相復振幅沿z軸正向傳播的平面波的復振幅

沿z軸負向傳播的平面波的復振幅

判斷依據(jù)：1、振幅為常數(shù)；2、具有線性位相因子例題：已知位相分布，求波的傳播方向和波長解：這是平面波的線性位相分布。波矢的方向余弦為根據(jù)其中為波矢的大小波長波矢的方向由三個余弦角來表示球面波的復振幅振幅位相復振幅若采用直角坐標系，設振源在位置上，則復振幅一般采用原點在波源中心的球坐標系，簡化球面波復振幅函數(shù)形式例題：寫出向點會聚的球面波的復振幅根據(jù)球面波的復振幅(r與k反方向）共軛波定義：復振幅互為復數(shù)共軛的波在的復振幅在的復振幅平面波：注：共軛波一般指來自波前的同一側的波對于球面波，為從點發(fā)出的發(fā)散球面波。

這是向點會聚的球面波。其共軛波為zx(xo,yo,zo)共軛波強度的復振幅表示光強等于振幅的平方

A(P)是復振幅的模，因此復振幅小結1.提出復振幅的原因2.復振幅的數(shù)學表述和計算3.對同頻率波函數(shù)的線性運算（包括加、減、與常數(shù)相乘、對空間坐標的微分與積分），可以直接用復振幅計算；其結果乘以再取實部，即可以得到結果的實數(shù)表達式。作業(yè)：P147~148：第2、3、4、5、6題人有了知識，就會具備各種分析能力，明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，古人說“書中自有黃金屋?！蓖ㄟ^閱讀科技書籍，我