1、第五、六次课、几种光波及第五、六次课、几种光波及相关知识相关知识 一、光波的分类一、光波的分类二、简谐平面波二、简谐平面波三、球面波三、球面波四四*、柱面波、柱面波 内容内容1一、光波的分类一、光波的分类光波是电磁波，是高频振动的电场 和磁场 在空间的传播，因此光波可以用振动物理量 和 来表述。BEBE对光波进行分类：EBBE 在通常情形下，光波电场 和磁场 的振动方向随着空间坐标和时间坐标而变化，因而描述光波的物理量 和 是矢量，即光波在本质上是矢量光波在本质上是矢量波波。1)、标量波和矢量波EBEE电场 和磁场 的波动具有相同的规律和形式。在光波与物质相互作用时，电场 起着主要作用，因此常
2、用 来代表光波的波函数。2在某些特殊的情况下，光波电场 和磁场 的振动振动方向方向不随时间和空间变化，此时电场 和磁场 成为标量标量，因而这类光波成为标量波标量波。EBEB 光波传播所占空间的维数称为波的维数波的维数。大多数光波是三维波或者一维波，二维波只存在于某些极其特殊的情况。光波的维数与坐标的选取有关光波的维数与坐标的选取有关，例如，对于平面波，当坐标轴与波的传播方向平行时就成为一维波，不平行时则成为三维波；对于球面波，在直角坐标系中传播时成为三维波，在球坐标系里则可能成为一维波。2)、一维波和三维波例如，在处理光波在均匀的各向同性的媒质中传播和叠加问题时，可将矢量波分解为直角坐标系的三
3、个分量，每一个分量波的振动方向都不随着空间和时间变化，因而每个分量波都是标量波。3二、简谐平面波二、简谐平面波1、一维简谐波函数及其参量、一维简谐波函数及其参量2、一维简谐波的复数指数表示和矢量、一维简谐波的复数指数表示和矢量表示表示3、三维简谐平面波、三维简谐平面波4、简谐平面电磁波的性质以及光强和、简谐平面电磁波的性质以及光强和辐照度辐照度 41、一维简谐波函数及其参量、一维简谐波函数及其参量(1)、一维简谐波函数形式、一维简谐波函数形式(2)、空间参量、空间参量(3)、时间参量、时间参量(4)、时间参量与空间参量的关系、时间参量与空间参量的关系(5)、(简谐波的简谐波的)位相和位相速度位
4、相和位相速度 5(1)、一维简谐波的波函数可以写成如下的形式：当波函数 取余弦或正弦三角函数的形式时，对应的波动称为简谐波简谐波或单色波单色波。E002(,)cos()E z tEzt(1)振幅振幅 称为波的位相位相或相位相位 02z称为z点的初位相初位相 初位相初位相 波传播的速度，波速度波速度对于一些实际光源，如激光，某些单色光源，它们发射出来的光波可以用简谐波简谐波来近似。很多复杂的光波可以用一系列的简谐波简谐波来叠加。t=0传播方向6(2)、空间参量波长波长：简谐波具有空间周期性，波形变化一个周期时波在空间传播的距离称为波的空间周期空间周期，一维简谐波的空间周期为波的波长波长；即为，具
5、有长度的量纲L。空间频率空间频率：空间周期即波长的倒数称为空间频率空间频率；f=1/，其量纲为L-1；对于三维波，空间频率与考察点有关，所以空间频率确切地说应是波沿着传播方向的空间频率。空间角频率空间角频率：k=2f，在数值上等于空间频率的2倍，所以也称为传播数传播数，k的符号表示一维波的传播方向，当k0时，表示波沿着+z的方向传播；当k0，z00时，球面波是发散的，k0时，球面波是汇聚的表示位相的倾斜当x0=y0=0时，观察平面上将得到一系列同心圆环。33作业1.2、1.3(1)、1.5(1)、1.6、1.9(选作)、1.10、1.12、1.13(1)、1.22、1.23、1.26(思考题)预告下两次课内容：折射和反射定律、菲涅耳公式34
