中圖網(wǎng)小程序
一鍵登錄
更方便
本類(lèi)五星書(shū)更多>
-
>
宇宙、量子和人類(lèi)心靈
-
>
氣候文明史
-
>
南極100天
-
>
考研數(shù)學(xué)專(zhuān)題練1200題
-
>
希格斯:“上帝粒子”的發(fā)明與發(fā)現(xiàn)
-
>
神農(nóng)架疊層石:10多億年前遠(yuǎn)古海洋微生物建造的大堡礁
-
>
聲音簡(jiǎn)史
中圖價(jià):¥31.6
加入購(gòu)物車(chē)
物理光學(xué)簡(jiǎn)明教程/顧宏 版權(quán)信息
- ISBN：9787302515562
- 條形碼：9787302515562 ; 978-7-302-51556-2
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊(cè)數(shù)：暫無(wú)
- 重量：暫無(wú)
- 所屬分類(lèi)：>
物理光學(xué)簡(jiǎn)明教程/顧宏 本書(shū)特色
“物理光學(xué)”是光電信息科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)必修的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，是一門(mén)經(jīng)典理論與近代技術(shù)相結(jié)合的應(yīng)用性很強(qiáng)的課程。在講授物理光學(xué)的過(guò)程中，作者發(fā)現(xiàn)“物理光學(xué)”與物理專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課“光學(xué)”1大區(qū)別，是“物理光學(xué)”更加注重光學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，更加突出了光學(xué)的工程屬性。在這本書(shū)的編寫(xiě)過(guò)程中，作者在很多地方均體現(xiàn)了這一特點(diǎn)。
物理光學(xué)簡(jiǎn)明教程/顧宏 內(nèi)容簡(jiǎn)介
本書(shū)根據(jù)作者給光電信息科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)講授專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課的講義基礎(chǔ)上修改、補(bǔ)充而成。本書(shū)以光的電磁理論為基礎(chǔ)，系統(tǒng)闡述經(jīng)典物理光學(xué)的基本概念、原理，主要現(xiàn)象和重要的應(yīng)用。力求簡(jiǎn)潔、易懂。本書(shū)內(nèi)容分為5章。靠前章，括光的電磁理論；第2章，光的干涉；第3章，光的衍射；第4章，晶體光學(xué)基礎(chǔ)；第5章，光的吸收、色散和散射等。 全書(shū)共5個(gè)章節(jié)，共27個(gè)實(shí)驗(yàn)，按照“基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、提高性實(shí)驗(yàn)和綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)”的三個(gè)層次課程體系構(gòu)筑了本書(shū)的框架。書(shū)中收入了一些經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)外，還適當(dāng)編入了設(shè)計(jì)性、應(yīng)用性和探索性的綜合實(shí)驗(yàn)，書(shū)末備有相關(guān)的附表。此外，教材中給出相應(yīng)的物理實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵英文詞匯，有意識(shí)地進(jìn)行英語(yǔ)專(zhuān)業(yè)詞匯的滲透，增強(qiáng)學(xué)生的注意力，加深學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的理解和記憶。 本書(shū)的主要內(nèi)容包括核能系統(tǒng)中的基本熱力過(guò)程、核反應(yīng)堆內(nèi)材料的選擇、堆芯內(nèi)的熱量產(chǎn)生、燃料元件內(nèi)的導(dǎo)熱過(guò)程、燃料元件和冷卻劑之間的傳熱過(guò)程、流動(dòng)系統(tǒng)的水力和輸熱分析等，并在此基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步介紹了核反應(yīng)堆穩(wěn)態(tài)熱工設(shè)計(jì)原理。 本書(shū)可作為高等院校核反應(yīng)堆工程專(zhuān)業(yè)高年級(jí)本科生的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課教材，也可供相關(guān)專(zhuān)業(yè)的工程技術(shù)人員參考。 本書(shū)主要敘述了核反應(yīng)堆熱工水力學(xué)分析的基礎(chǔ)理論和一些主要的分析方法。由于考慮到與先修課程的銜接，本書(shū)也介紹了熱力學(xué)和傳熱學(xué)的一些基本知識(shí)和分析方法。 本書(shū)的主要內(nèi)容包括核能系統(tǒng)中的基本熱力過(guò)程、核反應(yīng)堆內(nèi)材料的選擇、堆芯內(nèi)的熱量產(chǎn)生、燃料元件內(nèi)的導(dǎo)熱過(guò)程、燃料元件和冷卻劑之間的傳熱過(guò)程、流動(dòng)系統(tǒng)的水力和輸熱分析等，并在此基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步介紹了核反應(yīng)堆穩(wěn)態(tài)熱工設(shè)計(jì)原理。 本書(shū)可作為高等院校核反應(yīng)堆工程專(zhuān)業(yè)高年級(jí)本科生的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課教材，也可供相關(guān)專(zhuān)業(yè)的工程技術(shù)人員參考。
物理光學(xué)簡(jiǎn)明教程/顧宏 目錄
緒論
第1章光的電磁理論
1.1光波的性質(zhì)
1.1.1麥克斯韋方程組
1.1.2物質(zhì)方程
1.1.3電磁場(chǎng)的波動(dòng)性
1.1.4平面電磁波
1.1.5其他形式的光波
1.2光波的疊加與分析
1.2.1兩個(gè)頻率相同、振動(dòng)方向相同的單色平面光波的疊加
1.2.2兩個(gè)振動(dòng)方向相同、頻率不同的單色平面光波的疊加
1.2.3兩個(gè)頻率相同、振動(dòng)方向互相垂直的光波的疊加
1.3光波在介質(zhì)界面上的反射和折射
1.3.1電磁場(chǎng)的邊值關(guān)系
1.3.2反射定律和折射定律
1.3.3菲涅耳公式
1.3.4反射率和透射率
1.3.5反射和折射的相位特性
1.3.6反射和折射的偏振特性
1.3.7全反射
習(xí)題
第2章光的干涉
2.1光波干涉的實(shí)現(xiàn)
2.1.1產(chǎn)生干涉的條件
2.1.2實(shí)現(xiàn)光束干涉的基本方法
2.2雙光束干涉
2.2.1楊氏雙縫干涉
2.2.2分波面干涉的其他實(shí)驗(yàn)裝置
2.2.3平行平板產(chǎn)生的干涉
2.2.4楔形平板產(chǎn)生的干涉——等厚干涉
2.2.5牛頓環(huán)的等厚干涉
2.3平行平板的多光束干涉
2.3.1干涉場(chǎng)的強(qiáng)度公式
2.3.2多光束干涉圖樣的特點(diǎn)
2.4光學(xué)薄膜的多光束干涉
2.4.1單層介質(zhì)膜
2.4.2多層膜
2.5典型干涉儀
2.5.1邁克爾遜干涉儀
2.5.2馬赫澤德干涉儀
2.5.3薩格納克干涉儀
2.5.4法布里珀羅干涉儀
2.6光的相干性
2.6.1光的干涉特性
2.6.2干涉的定域性
2.6.3相干性的定量描述
習(xí)題
第3章光的衍射
3.1惠更斯菲涅耳原理
3.1.1惠更斯原理
3.1.2惠更斯菲涅耳原理
3.2基爾霍夫衍射公式
3.2.1基爾霍夫積分定理
3.2.2菲涅耳基爾霍夫衍射公式
3.2.3基爾霍夫衍射公式的近似
3.3夫瑯禾費(fèi)衍射
3.3.1夫瑯禾費(fèi)衍射裝置
3.3.2夫瑯禾費(fèi)矩形孔和單縫衍射
3.3.3夫瑯禾費(fèi)圓孔衍射
3.3.4光學(xué)成像系統(tǒng)的分辨本領(lǐng)(分辨率)
3.3.5夫瑯禾費(fèi)雙縫和多縫干涉
3.3.6衍射光柵
3.3.7閃耀光柵
3.3.8正弦振幅光柵
3.3.9三維光柵
3.3.10光纖光柵
3.4菲涅耳衍射
3.4.1圓孔和圓屏的菲涅耳衍射
3.4.2菲涅耳直邊衍射
3.4.3菲涅耳單縫衍射
習(xí)題
第4章晶體光學(xué)基礎(chǔ)
4.1雙折射
4.1.1雙折射現(xiàn)象和基本規(guī)律
4.1.2晶體的各向異性及介電張量
4.2單色平面波在晶體中的傳播
4.2.1晶體中單色平面波的各矢量關(guān)系
4.2.2晶體中光波傳輸?shù)幕痉匠?br>4.2.3菲涅耳方程
4.2.4光在單軸晶體中的傳播
4.3光在晶體中傳播規(guī)律的圖形表示
4.3.1折射率橢球
4.3.2折射率曲面和波矢曲面
4.3.3波法線曲面
4.3.4光線曲面
4.4平面光波在晶體界面上的反射和折射
4.4.1光在晶體界面上的雙反射和雙折射現(xiàn)象
4.4.2斯涅耳作圖法
4.4.3惠更斯作圖法
4.5晶體光學(xué)元件
4.5.1晶體偏振器
4.5.2波片和補(bǔ)償器
4.6晶體的偏光干涉
4.6.1平行光的偏光干涉
4.6.2會(huì)聚光的偏光干涉
4.7晶體的電光效應(yīng)
4.7.1晶體的線性電光效應(yīng)
4.7.2晶體的二次電光效應(yīng)——克爾效應(yīng)
4.7.3電光效應(yīng)的應(yīng)用
4.8晶體的旋光效應(yīng)與法拉第效應(yīng)
4.8.1晶體的旋光效應(yīng)
4.8.2法拉第效應(yīng)
習(xí)題
第5章光的吸收、色散和散射
5.1光的吸收
5.1.1光吸收定律
5.1.2吸收與波長(zhǎng)的關(guān)系
5.1.3吸收光譜
5.2光的色散
5.2.1色散率
5.2.2正常色散與反常色散
5.3光的散射
5.3.1光的散射現(xiàn)象
5.3.2瑞利散射
5.3.3米氏散射
5.3.4分子散射
5.3.5喇曼散射
習(xí)題
習(xí)題答案
參考文獻(xiàn)
第1章光的電磁理論
1.1光波的性質(zhì)
1.1.1麥克斯韋方程組
1.1.2物質(zhì)方程
1.1.3電磁場(chǎng)的波動(dòng)性
1.1.4平面電磁波
1.1.5其他形式的光波
1.2光波的疊加與分析
1.2.1兩個(gè)頻率相同、振動(dòng)方向相同的單色平面光波的疊加
1.2.2兩個(gè)振動(dòng)方向相同、頻率不同的單色平面光波的疊加
1.2.3兩個(gè)頻率相同、振動(dòng)方向互相垂直的光波的疊加
1.3光波在介質(zhì)界面上的反射和折射
1.3.1電磁場(chǎng)的邊值關(guān)系
1.3.2反射定律和折射定律
1.3.3菲涅耳公式
1.3.4反射率和透射率
1.3.5反射和折射的相位特性
1.3.6反射和折射的偏振特性
1.3.7全反射
習(xí)題
第2章光的干涉
2.1光波干涉的實(shí)現(xiàn)
2.1.1產(chǎn)生干涉的條件
2.1.2實(shí)現(xiàn)光束干涉的基本方法
2.2雙光束干涉
2.2.1楊氏雙縫干涉
2.2.2分波面干涉的其他實(shí)驗(yàn)裝置
2.2.3平行平板產(chǎn)生的干涉
2.2.4楔形平板產(chǎn)生的干涉——等厚干涉
2.2.5牛頓環(huán)的等厚干涉
2.3平行平板的多光束干涉
2.3.1干涉場(chǎng)的強(qiáng)度公式
2.3.2多光束干涉圖樣的特點(diǎn)
2.4光學(xué)薄膜的多光束干涉
2.4.1單層介質(zhì)膜
2.4.2多層膜
2.5典型干涉儀
2.5.1邁克爾遜干涉儀
2.5.2馬赫澤德干涉儀
2.5.3薩格納克干涉儀
2.5.4法布里珀羅干涉儀
2.6光的相干性
2.6.1光的干涉特性
2.6.2干涉的定域性
2.6.3相干性的定量描述
習(xí)題
第3章光的衍射
3.1惠更斯菲涅耳原理
3.1.1惠更斯原理
3.1.2惠更斯菲涅耳原理
3.2基爾霍夫衍射公式
3.2.1基爾霍夫積分定理
3.2.2菲涅耳基爾霍夫衍射公式
3.2.3基爾霍夫衍射公式的近似
3.3夫瑯禾費(fèi)衍射
3.3.1夫瑯禾費(fèi)衍射裝置
3.3.2夫瑯禾費(fèi)矩形孔和單縫衍射
3.3.3夫瑯禾費(fèi)圓孔衍射
3.3.4光學(xué)成像系統(tǒng)的分辨本領(lǐng)(分辨率)
3.3.5夫瑯禾費(fèi)雙縫和多縫干涉
3.3.6衍射光柵
3.3.7閃耀光柵
3.3.8正弦振幅光柵
3.3.9三維光柵
3.3.10光纖光柵
3.4菲涅耳衍射
3.4.1圓孔和圓屏的菲涅耳衍射
3.4.2菲涅耳直邊衍射
3.4.3菲涅耳單縫衍射
習(xí)題
第4章晶體光學(xué)基礎(chǔ)
4.1雙折射
4.1.1雙折射現(xiàn)象和基本規(guī)律
4.1.2晶體的各向異性及介電張量
4.2單色平面波在晶體中的傳播
4.2.1晶體中單色平面波的各矢量關(guān)系
4.2.2晶體中光波傳輸?shù)幕痉匠?br>4.2.3菲涅耳方程
4.2.4光在單軸晶體中的傳播
4.3光在晶體中傳播規(guī)律的圖形表示
4.3.1折射率橢球
4.3.2折射率曲面和波矢曲面
4.3.3波法線曲面
4.3.4光線曲面
4.4平面光波在晶體界面上的反射和折射
4.4.1光在晶體界面上的雙反射和雙折射現(xiàn)象
4.4.2斯涅耳作圖法
4.4.3惠更斯作圖法
4.5晶體光學(xué)元件
4.5.1晶體偏振器
4.5.2波片和補(bǔ)償器
4.6晶體的偏光干涉
4.6.1平行光的偏光干涉
4.6.2會(huì)聚光的偏光干涉
4.7晶體的電光效應(yīng)
4.7.1晶體的線性電光效應(yīng)
4.7.2晶體的二次電光效應(yīng)——克爾效應(yīng)
4.7.3電光效應(yīng)的應(yīng)用
4.8晶體的旋光效應(yīng)與法拉第效應(yīng)
4.8.1晶體的旋光效應(yīng)
4.8.2法拉第效應(yīng)
習(xí)題
第5章光的吸收、色散和散射
5.1光的吸收
5.1.1光吸收定律
5.1.2吸收與波長(zhǎng)的關(guān)系
5.1.3吸收光譜
5.2光的色散
5.2.1色散率
5.2.2正常色散與反常色散
5.3光的散射
5.3.1光的散射現(xiàn)象
5.3.2瑞利散射
5.3.3米氏散射
5.3.4分子散射
5.3.5喇曼散射
習(xí)題
習(xí)題答案
參考文獻(xiàn)
展開(kāi)全部
物理光學(xué)簡(jiǎn)明教程/顧宏 節(jié)選
第3章光的衍射 光的衍射現(xiàn)象是光的波動(dòng)性的另一個(gè)主要標(biāo)志，也是光波在傳播過(guò)程中的*重要屬性之一。光的衍射現(xiàn)象是指光波在傳播的過(guò)程中遇到障礙物時(shí)，會(huì)偏離原來(lái)的傳播方向而彎入障礙物的幾何影區(qū)內(nèi)，并在障礙物后的觀察屏上呈現(xiàn)光強(qiáng)的不均勻分布，這種現(xiàn)象稱(chēng)為光的衍射。使光波發(fā)生衍射的障礙物可以是開(kāi)有小孔或狹縫的不透明光屏、光柵，也可以是使入射光波的振幅和位相分布發(fā)生某種變化的透明光屏，這些光屏統(tǒng)稱(chēng)為衍射屏。典型的衍射實(shí)驗(yàn)如圖3.1所示，讓一個(gè)單色點(diǎn)光源S發(fā)出的光透過(guò)一個(gè)圓孔Σ，照射到屏幕K上，當(dāng)圓孔足夠小時(shí)，在屏幕上呈現(xiàn)出一組明暗交替的圓環(huán)條紋。當(dāng)使用白光點(diǎn)光源時(shí)，這一衍射圖樣將帶有彩色。后一現(xiàn)象說(shuō)明光的衍射與光波的波長(zhǎng)有關(guān)。 圖3.1典型的衍射實(shí)驗(yàn) 建立在光的直線傳播定律基礎(chǔ)上的幾何光學(xué)不可能解釋光的衍射現(xiàn)象，只能用光的波動(dòng)理論來(lái)加以說(shuō)明。歷史上*早成功運(yùn)用波動(dòng)光學(xué)理論來(lái)解釋衍射現(xiàn)象的是菲涅耳，他把惠更斯在17世紀(jì)提出的惠更斯原理用干涉理論加以補(bǔ)充，發(fā)展成為惠更斯菲涅耳原理，從而相當(dāng)完善地解釋了光的衍射。 光的衍射現(xiàn)象與光的干涉現(xiàn)象就其本質(zhì)來(lái)講，都是相干光波疊加引起的光強(qiáng)的重新分布。不同之處在于，干涉現(xiàn)象是有限個(gè)相干光波的疊加，而衍射現(xiàn)象則是無(wú)限多個(gè)相干光波疊加的結(jié)果。因此對(duì)衍射現(xiàn)象的理論處理，從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)與干涉現(xiàn)象相同，但是由于衍射現(xiàn)象的特殊性，在數(shù)學(xué)上遇到了很大困難。實(shí)際所用的衍射理論都是一些近似解法，本章介紹的基爾霍夫衍射理論是一種標(biāo)量衍射理論(一種近似理論)，它能夠處理大多數(shù)衍射問(wèn)題。 衍射現(xiàn)象通常分為兩類(lèi)進(jìn)行研究： ①菲涅耳衍射，②夫瑯禾費(fèi)衍射。菲涅耳衍射是觀察屏在距離衍射屏不是太遠(yuǎn)時(shí)觀察到的衍射現(xiàn)象，如上述的衍射實(shí)驗(yàn)。夫瑯禾費(fèi)衍射是光源和觀察屏距離衍射屏都相當(dāng)于無(wú)限遠(yuǎn)的衍射。 3.1惠更斯菲涅耳原理 3.1.1惠更斯原理 1690年惠更斯為了說(shuō)明波在空間各點(diǎn)逐步傳播的機(jī)理，曾提出一種假設(shè)： 波前(波陣面)上的每一點(diǎn)都可以看作一個(gè)次級(jí)的擾動(dòng)中心，發(fā)出球面子波； 在后一時(shí)刻，這些子波的包絡(luò)面就是新的波前，這就是惠更斯原理。波前的法線方向就是光波的傳播方向(在各向同性介質(zhì)中也是光線的傳播方向)，所以應(yīng)用惠更斯原理可以決定光波從一個(gè)時(shí)刻到另一個(gè)時(shí)刻的傳播。 圖3.2光波通過(guò)圓孔的 惠更斯作圖法 利用惠更斯原理可以說(shuō)明衍射現(xiàn)象的存在。為此，我們?cè)賮?lái)考察本章開(kāi)頭所述的衍射實(shí)驗(yàn)。假設(shè)光源是單色點(diǎn)光源，當(dāng)光源發(fā)出的球面波前到達(dá)圓孔邊緣時(shí)，波前只有DD′部分暴露在圓孔范圍內(nèi)，其余部分受光屏阻擋(圖3.2)。按照惠更斯原理，暴露在圓孔范圍內(nèi)的波前上的各點(diǎn)可以看作次級(jí)擾動(dòng)中心，發(fā)出前面子波，并且這些子波的包絡(luò)面決定圓孔后的新的波前。由圖3.2可見(jiàn)，新的波前擴(kuò)展到SD、SD′錐體外。利用惠更斯原理可以說(shuō)明衍射的存在，但不能確定光波通過(guò)圓孔后沿不同方向傳播的振幅，因而也就無(wú)法確定衍射圖樣中的光強(qiáng)分布。 3.1.2惠更斯菲涅耳原理 菲涅耳在研究了光的干涉現(xiàn)象后，考慮到惠更斯子波來(lái)自同一光源，它們應(yīng)該是相干的，因而波前外任一點(diǎn)光振動(dòng)應(yīng)該是波前上所有子波相干疊加的結(jié)果。這樣用“子波相干疊加”思想補(bǔ)充的惠更斯原理叫作惠更斯菲涅耳原理。 圖3.3單色點(diǎn)光源S在P點(diǎn)的振動(dòng) 惠更斯菲涅耳原理是研究衍射問(wèn)題的理論基礎(chǔ)。為了能夠應(yīng)用這一原理定量地計(jì)算衍射問(wèn)題，下面來(lái)推導(dǎo)它的數(shù)學(xué)表達(dá)式。 圖3.3所示的是一個(gè)單色點(diǎn)光源S對(duì)于空間任意點(diǎn)P的作用，可以看作是S和P之間任一波面Σ上各點(diǎn)發(fā)出的次波在P點(diǎn)相干疊加的結(jié)果。假設(shè)波面Σ上任意一點(diǎn)Q的光場(chǎng)復(fù)振幅為E～(Q)，在Q點(diǎn)取一個(gè)面元dσ，則dσ面元上的次波源對(duì)P點(diǎn)光場(chǎng)的貢獻(xiàn)為 dE～(P)=CK(θ)E～(Q)eikrrdσ 式中，C是比例系數(shù)，r=QP，K(θ)稱(chēng)為傾斜因子，它是與元波面法線和QP之間的夾角θ(稱(chēng)為衍射角)有關(guān)的量。按照菲涅耳的假設(shè)： 當(dāng)θ=0時(shí)，K有*大值，且隨θ的增大，K迅速減小； 當(dāng)θ≥π/2時(shí)，K=0。因此，圖中波面Σ上只有ZZ′范圍內(nèi)的部分對(duì)P點(diǎn)的振動(dòng)有貢獻(xiàn)，則P點(diǎn)的光場(chǎng)復(fù)振幅為 E～(P)=CΣE～(Q)eikrrK(θ)dσ(31) 這就是惠更斯菲涅耳原理的數(shù)學(xué)表達(dá)式，稱(chēng)為惠更斯菲涅耳公式。因?yàn)橐话闱闆r下K(θ)的表達(dá)式是未知的，上式不能精確地確定E～(P)的值，所以惠更斯菲涅耳原理是不完善的。 3.2基爾霍夫衍射公式 惠更斯菲涅耳公式可以對(duì)一些簡(jiǎn)單形狀的孔徑衍射現(xiàn)象進(jìn)行計(jì)算，但菲涅耳理論本身是不夠完善的。基爾霍夫彌補(bǔ)了菲涅耳理論的不足，他從微分波動(dòng)方程出發(fā)，利用場(chǎng)論中的格林定理，給惠更斯菲涅耳原理找到了比較完善的數(shù)學(xué)表達(dá)式，得到了菲涅耳理論中沒(méi)有確定的那個(gè)傾斜因子的具體形式。基爾霍夫理論只適用于標(biāo)量波的衍射，所以又稱(chēng)為標(biāo)量衍射理論。它可用于處理光學(xué)儀器中遇到的大多數(shù)衍射問(wèn)題。 3.2.1基爾霍夫積分定理 假定有一單色光波通過(guò)閉合曲面Σ傳播，如圖3.4所示，從第1章中的討論可以知道，光場(chǎng)應(yīng)滿(mǎn)足如下的標(biāo)量波動(dòng)方程： 圖3.4空間積分曲面 2E－1c22Et2=0(32) 以及P點(diǎn)處，t時(shí)刻的光電場(chǎng)可以表示為 E(P,t)=E～(P)e－iωt(33) 將式(33)代入式(32)，可得 2E～(P)+k2E～(P)=0(34) 式中k是波矢，這就是亥姆霍茲方程。上面的三個(gè)式子中已經(jīng)不考慮電磁場(chǎng)其他分量的影響，孤立地把E～看成一個(gè)標(biāo)量場(chǎng)，并用曲面上的E～和E～/n的值表示面內(nèi)任一點(diǎn)的E～，這就是標(biāo)量衍射理論。 利用場(chǎng)論中的格林定理可以把E～和曲面上的值聯(lián)系起來(lái)。假設(shè)另有一個(gè)任意復(fù)函數(shù)U～，也滿(mǎn)足亥姆霍茲方程 2U～+k2U～=0(35) 且在曲面Σ上和Σ內(nèi)都有連續(xù)的一階和二階偏微商，則由格林定理，有 V(U～2E～－E～2U～)=ΣU～E～n－E～U～ndσ(36) 式中，V是閉合面Σ所包圍的面積，/n表示在Σ上每一點(diǎn)沿外法線方向的偏微商。利用亥姆霍茲方程，上式左邊的被積函數(shù)在V內(nèi)處處等于零，因而， ΣU～E～n－E～U～ndσ=0(37) 根據(jù)U～所滿(mǎn)足的條件，選取U～為球面波的波函數(shù) U～=exp(ikr)r(38) 式中r表示Σ內(nèi)考察點(diǎn)P與任一點(diǎn)Q之間的距離。這個(gè)函數(shù)除了在r=0點(diǎn)外，處處解析。在r=0處不滿(mǎn)足格林定理成立的條件，故必須從積分域中將P點(diǎn)除去。為此，以P為圓心作一半徑為ε的小球，并取積分域?yàn)閺?fù)合曲面Σ+Σε，如圖3.4所示，這樣，式(37)應(yīng)改寫(xiě)為 Σ+ΣεU～E～n－E～U～ndσ=0(39) 根據(jù)式(38)，有 U～n=nexp(ikr)r=cos(n,r)ik－1rexp(ikr)r(310) 式中，cos(n,r)代表積分面外法線n與從P到積分面上Q的矢量r之間夾角的余弦。對(duì)于Σε上的Q點(diǎn)，cos(n,r)=－1，U～=exp(ikε)ε，所以 U～n=1ε－ikexp(ikε)ε(311) 所以 ΣεU～E～n－E～U～ndσ=4πε2eikεεE～n－E～1ε－ikeikεεε→0 －4πE～(P) E～(P)=14πΣE～neikrr－E～neikrrdσ(312) 這就是亥姆霍茲基爾霍夫積分定理。它的意義在于把曲面Σ內(nèi)任一點(diǎn)P的電磁場(chǎng)值E～(P)用曲面上的場(chǎng)值E～和E～n表示出來(lái)，因而它也可以看作是惠更斯菲涅耳原理的一種數(shù)學(xué)表示。事實(shí)上，在上式的被積函數(shù)中，因子eikrr可視為由曲面Σ上的Q點(diǎn)向Σ內(nèi)空間的P點(diǎn)傳播的波，波源的強(qiáng)弱由Q點(diǎn)上的E～和E～n值來(lái)確定。因此，曲面上每一點(diǎn)可以看作一個(gè)次級(jí)光源，發(fā)射出子波，而曲面內(nèi)空間各點(diǎn)的場(chǎng)值取決于這些子波的疊加。 ……
物理光學(xué)簡(jiǎn)明教程/顧宏 作者簡(jiǎn)介
顧宏，男，副教授，碩士生導(dǎo)師，江蘇南通人，主要從事光纖傳感技術(shù)方面的研究。曾經(jīng)作為主要技術(shù)骨干參與完成“十一五”重大國(guó)防預(yù)研項(xiàng)目，主持完成多項(xiàng)國(guó)家自然基金項(xiàng)目，發(fā)表論文近20篇，期中SCI、EI收錄十余篇。
書(shū)友推薦
- >
上帝之肋:男人的真實(shí)旅程
- >
李白與唐代文化
- >
龍榆生：詞曲概論/大家小書(shū)
- >
有舍有得是人生
- >
朝聞道
- >
【精裝繪本】畫(huà)給孩子的中國(guó)神話(huà)
- >
推拿
- >
中國(guó)人在烏蘇里邊疆區(qū):歷史與人類(lèi)學(xué)概述
本類(lèi)暢銷(xiāo)
