理光学
物 理 光 学
绪论 光学的两大分支 光学是物理学最古老的学科之一,它分为几何光学和物 理光学两大部分。 几何光学:以光的直线传播模型为基础,研究光的传播 规律、成象规律,是光学系统设计的基础。 物理光学:以光的电磁理论为基础,研究光的本性、光 的传播规律及光与物质的相互作用 物理光学的内容 波动光学 2薄膜光学 3非线性光学 4傅立叶光学 5集成光学
一 光学的两大分支 光学是物理学最古老的学科之一，它分为几何光学和物 理光学两大部分。 几何光学：以光的直线传播模型为基础，研究光的传播 规律、 成象规律，是光学系统设计的基础。 物理光学：以光的电磁理论为基础，研究光的本性、光 的传播规律及光与物质的相互作用。 1 波动光学 2 薄膜光学 3 非线性光学 4 傅立叶光学 5 集成光学 二 物理光学的内容 绪 论
第一章光的电磁理论 1864年,麦克斯韦在总结安培、法拉第等人关于电场、磁场的 研究工作的基础上,归纳得出了描述统一的电磁场规律的麦克 斯韦方程组,建立了完整的电磁场理论。1865年他进一步提出 了光是一种电磁波的设想并在1888年为赫兹的实验所证实,光 的电磁理论由此得以确立。光的电磁理论的建立推动了光学及 整个物理学的发展,尽管在理论上有其局限性,但它仍是阐明 众多光学现象的经典理论
1864年，麦克斯韦在总结安培、法拉第等人关于电场、磁场的 研究工作的基础上，归纳得出了描述统一的电磁场规律的麦克 斯韦方程组，建立了完整的电磁场理论。1865年他进一步提出 了光是一种电磁波的设想并在1888年为赫兹的实验所证实，光 的电磁理论由此得以确立。光的电磁理论的建立推动了光学及 整个物理学的发展，尽管在理论上有其局限性，但它仍是阐明 众多光学现象的经典理论。 第 一 章 光的电磁理论
§1麦克斯韦方程组 麦克斯韦方程组描述了电磁场的基本规律,它有积分和微分两种 表达形式。 积分形式的麦克斯韦方程组 静电场和静磁场的麦克斯韦方程组 Ddo=Q 静电场的高斯定理 E·d=0 静电场的环路定律 B·do=0 静磁场的高斯定理 Hdl=/ 静磁场的环路定律 这一方程组只适用于稳恒场。若电场和磁场是交变场,则其中 的部分表达式不适用
一 积分形式的麦克斯韦方程组 1 静电场和静磁场的麦克斯韦方程组 = = 0 0 B d E dl D d = Q H dl = I 静电场的高斯定理 静电场的环路定律 这一方程组只适用于稳恒场。若电场和磁场是交变场，则其中 的部分表达式不适用 静磁场的环路定律 静磁场的高斯定理 麦克斯韦方程组描述了电磁场的基本规律，它有积分和微分两种 表达形式。 §1 麦克斯韦方程组
2交变电磁场的麦克斯韦方程组 麦克斯韦假定在交变电场和交变磁场中,高斯定理依然成立 变化的磁场会产生涡旋电场,故静电场的环路定律应代之以涡 旋电场场强的环流表达式;对静磁场的环路定律则引入了位移 电流的概念后进行了修改,这样,就得出了适用于交变电磁场 的麦克斯韦方程组。 于Dda=Q 于Ed= ao (2) B·do=0 (3) H·d=I+ aD (4) (2)式的意义是:单位正电荷沿闭合回路移动一周时,交变的 涡旋电场所作的功等于回路中产生的感应电动势。(4)式中的 ∫oD-do=l。为位移电流
2 交变电磁场的麦克斯韦方程组 麦克斯韦假定在交变电场和交变磁场中，高斯定理依然成立。 变化的磁场会产生涡旋电场，故静电场的环路定律应代之以涡 旋电场场强的环流表达式；对静磁场的环路定律则引入了位移 电流的概念后进行了修改，这样，就得出了适用于交变电磁场 的麦克斯韦方程组。 D d = Q = = − 0 B d d t B E dl d t D H dl I = + （2）式的意义是：单位正电荷沿闭合回路移动一周时，交变的 涡旋电场所作的功等于回路中产生的感应电动势。（4）式中的 为位移电流。 （1） （2） （3） （4） D d I t D =