第2章波动光学引论 2.1光是一种电磁波 2.2定态光波复振幅描述 2.3波前函数 2.4球面波向平面波的转化 2.5光波干涉引论 2.6两个点源的干涉场杨氏实验 2.7两束平行光的干涉场2.8光波衍射引论 29圆孔和圆屏菲涅耳衍射2.10波带片 2.11单缝夫琅禾费衍射 2.12矩孔和三角孔夫琅禾费衍射 2.13圆孔夫琅禾费衍射成像仪器分辨本领 2.14偏振光引论 2.15部分偏振光的部分相干性 2.1光是一种电磁波 ●特定波段的电磁波 ●主要的电磁性质 ●光强——平均电磁能流密度 ●自然光的偏振结构 图2.1光的横波性 图22光波场中E,H变化的同步性 图23自然光 图24自然光的正交分解 51
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22定态光波的复振幅描述 1.定态波函数 ●波动的时空属性 ●定态波&脉冲波 ●定态波的标量表示 ●定态波函数的复数形式 ●平面简谐波函数 ●球面简谐波函数 2.定态波函数的复振幅描述 ●复振幅概念 ●平面波的复振幅及其特点 ●球面波的复振幅及其特点 ●复杂波场的基元波 3.光强与复振幅的关系 52
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1.定态波函数 ●波动的时空属性 波动——扰动在空间的传播, 运动状态,在空间的传播。 波源与波场 波源激发扰动,由近及远, 波及空间——必然涉及关于波传播的运动学描 述和波生成的动力学机制。 扰动同时到达的空间各点形成一个面—等相面 诸如 球面波,平面波,高斯波 等相面随时间在空间推移——这就是波动的时空属 性,区别于粒子运动的时空图象
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●定态波&脉冲波 (a)定态波 b)脉冲波 图2.5波动图像 在观测时间中,波源发振短暂,产生尖锐的波包,在空 间推移——脉冲波 τ~103(ns)10+s(ps皮秒) 超短脉冲激光, τ~10-=10s (s=1015s.飞秒) 天津大学精仪系, 1985年,采取碰撞锁模技术,产生超短脉冲激光,达 30/!当时为国际领先。 1999年国际水平达5 用于:宽带谱研究,瞬态谱研究,非线性光学研究
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时刻波形 2时刻波形 图26定态波 在观测时间中,光源作持续稳定的振荡,波场中各点 皆以同一频率作稳定的振荡——定态波, 实际背景是,若τ~10T≈108 光扰动周期T≈10-s, 即光源一次持续稳定振荡含106个振动,可视为“定态” 简言之,定态波场中,各场点的扰动具有两个特点:频 率单一,振幅稳定
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