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　　下篇 物理光学 几许光学 几许光学：不触及光的物理赋性； 几许光学：根据根本试验规则＋几许定理 — 处理光的传达 问题，说 明光经过介质时的现象。 根本物理量：波面、光线（点、线、面） 几许光学的困难； 几许光学是物理光学在波长趋于零时的一种近似； 物理光学 物理光学：研讨光的物理赋性、传达规则的学科。 ◆动摇光学：把光这种物质看成是电磁波。 以动摇观念评论光学问题； 选用波长、相位等动摇概念描绘； ◆量子光学：把光这种物质看成是能量子，即光子。 以量子观念评论光学问题； ◆光的波粒二象性： 动摇性——光的传达、干与、衍射、偏 振等现象； 粒子性——热辐射、光电效应； 第九章 光的电磁理论基础 Maxwell 光是一种电磁波 Hertz 光波便是电磁波 经典光学 重要 光的电磁理论 现代光学 理论基础 本章叙说光的电磁性质；光在均匀媒质中传达的根本规则；光波的叠 加和杂乱波剖析的根本处理。 波长(m) 310-12 310-8 射线 红外 微波 电视 无线 光在电磁波中的方位 光的传达是一种电 磁现象，是电磁振 动在空间的传达。 光的电磁理论： ?以动摇观念评论 光学问题； ?选用波长、相位等 动摇概念描绘； 1020 第九章 光的电磁理论基础 光的实质 光的电磁理论的树立（19世纪中叶） 麦克斯韦（Maxwell） 赫兹（Hertz） 光在电磁波中的方位 The electromagnetic spectrum short Wave length Gamma X- Ultra V Infra Rays Rays violet -red long Micro Radio -waves -waves 380nm 780nm violet-blue deep-red 第一节 光的电磁性质 一、麦克斯韦方程组 （Maxwell’s equation） 1、静电场和稳恒电流磁场的根本规则 电场强度（E）：电场中某点在数量和方向上等于单 位正电荷在该点所受的电场力。单位N/c或V/m。 电感强度（D）：辅佐物理量,D＝E +P 。单位c/m2。 磁感强度（B）：单位T。速度为1m/s电量为1c的电荷 遭到的磁力为1N时的磁感应强度。 磁场强度（H）：辅佐物理量，H＝B/ -M 。单位 A/m。 静电场和稳恒电流磁场的根本规则 高斯定理： S D ? ds Q S B ? ds 0 安培定则： l E ? dl 0 l H ? dl I D: 电感强度 B: 磁感强度 E：电场强度 H：磁场强度 2、麦克斯韦方程组的积分方式 S D ? ds Q S B ? ds 0 l E ? dl d dt B t ? ds l H ? dl I D t ? ds D：电感强度 E：电场强度 B：磁感强度 H：磁场强度 ：磁通量 后两个公式反映了磁场和电场之间的彼此效果。 3、麦克斯韦方程组的微分方式 微分方式： ?D ?B 0 E B t H j D 提醒了电流、电场、磁 场彼此鼓励的性质 t ：关闭曲面内的电荷密度； j：积分闭合回路上的传导电流密度； D ：位移电流密度。 t （9－1） （9－2） （9－3） （9－4） 二、物质方程 （描绘物质在场效果下特性的方程） j E D E B H ：电导率； ：介电常数； ：磁导率。 在线 库2 / 牛 ? 米2） ＝0＝4 10－7 N ? S 2 / C（2 牛? 秒2 / 库2） 三、电磁场的动摇性（动摇方程） 关于电磁场远离辐射源 ：＝0，j＝0 ?E 0 ?B 0 点积为零，叉积与时刻偏导成 正比 E B t B E t E ＝－ B 2 E t t 2 E ? E 2 E 成果：2 E 2 E 0 t 2 2 B 2 B 0 t 2 (10-13) (10-14) ? E 0 交变的电场和磁场发生电磁波，光波便是电磁波。 －－建立光的电磁理论。 成果：2 E 2E t 2 0 2 B 2 B 0 t 2 电磁波的传达速度： v 1 光速：c 1 0 0 2.99794 108 m / s 引进相对介电常数r和相对磁导率r r 0 ; r 0 电磁波的速度： v c r r 电磁波的折射率： n c v r r 四、平面电磁波及其性质 （一）动摇方程的平面波解 1、方程求解： 设光波沿z轴正向传达 y ＝x 0 x y0 y z0 z z0 z x v z 成果：2 E 1 v2 2E t 2 0 2E z 2 1 v2 2E t 2 0 令 ＝ z t, z t，代入上式则有 v v E＝f1 ( z v t) f 2 ( z v t) 同理可求 B＝f1 ( z v t) z f2(v t) 2、解的含义： E＝f1 ( z v t) z f2( v t) f1 B＝f1 ( z v t) f 2 ( z v t) 和 f2 是以( z t)和( z t) v v 为变量的恣意函数。 f1( z－t v )表明沿z轴正向传达，f 2 ( z＋t v