物理光学总结

在学习完物理光学这门课程以后，对光的认识加深了不少。这门课程以光的电磁场理论为基础，研究光在介质中的传播规律，从本质上解释了光的折射、衍射、偏振等光的物理现象。

课程的一开始便是麦克斯韦的电磁场理论的介绍，揭示了电场、磁场的性质及电、磁场之间的联系。电场的高斯定律说明电场可以是有源场，电力线必须从正电荷出发终止于负电荷；磁通连续定律说明磁场是无源场，通过闭合面的磁通量等于零，磁力线是闭合的；法拉第电磁感应定律说明变化磁场产生感应电场，其电力线是闭合的；安培全电流定律说明传导电流和位移电流都对磁场的产生有贡献。在这一理论的基础上引出光的波动学理论。学习完这部分内容以后，我对光的波动特性有了初步的模型，大致了解了其描述方式，表达方式等。

有了光的波动理论以后，便开始探究光的干涉现象。光的干涉条件和物质波的干涉条件相同，即频率相同、振动方向相同、相位差恒定。只是由于光波的波长较小，要用一些特殊的方法获取相干波。其中比较常用的有杨氏双缝干涉、平板双光束干涉、菲涅尔干涉等一些列获取光的干涉方法。基于光的干涉灵敏而且现象明显的特点。在一些微小以及精确测量仪器方面得到了广泛的应用。法布里-珀罗干涉仪便是其中之一，让肉眼绝对无法看清的光波以特殊的方式让我们看清其中的差别。这样的仪器还有许许多多，其原理并不复杂，却能解决现实中很多的问题。

光的衍射现象也是很重要要的一部分内容。我感觉研究这一现象时，也是近似的把物质波和光波等同。以特定的方式获取光的衍射现象。像夫琅禾费衍射等。衍射同样也有很多的应用。在望远镜。照相机。显微镜等光学仪器的设计当中，精密程度正是取决于光的衍射理论。

傅里叶光学这一部分内容，是在一段空间里将光进行解剖。让光信息一份一份的出来让我们研究。有了这一理论基础之后，我们便能对像进行处理，让光按照我们的意愿成像。也可以基于这一理论，对成像系统进行优化处理，让所得的像更加清晰，更加符合我们的要求。

光的偏振现象这一部分内容为我们详细介绍了偏振的产生过程，还有多种获取偏振光的方法，也列举了许多的偏振器件，让我们对光的偏振从理论到现象有了一个清晰地认识。

总的来说，这门课程让我明白了光的波动性质，让了解了其波动现象的原理，

以及一些很常见的获取这些现象的方法，也了解到很多基于光的这些性质而制造的光学元件。仔细回顾这门课程讲到的知识，我发现其中的每一部分都有很大的应用空间，让我觉得这门课程的知识离我们生活很近。

在这门课程的学习过程当中，有一部分内容例如光的干涉和衍射现象，因为以前接触比较多的缘故，学习起来比较容易，能够很快的理解其产生的原理。傅里叶光学和光的偏振部分理解的就不是很到位，没能够熟悉掌握。但是整体上，每一章节的内容其中最基本的产生机理我都明白弄懂了。在对光的这些现象的理解上，我想我还是比较到位了。在这门课程的收获还是非常多的，我认为这是一门非常有用的课程，它与我们的生活紧紧地相连，也能在生产当中给我们带来巨大的益处。

当然也要感谢教我们这门课程的陈老师，我觉得陈老师教给我们最好的东西不是这门课程，而是陈老师对这门课程介绍。每当讲到这门课程的某一部分内容时，老师都会为我们介绍其在生活生产当中的应用。让我们了解很多关于这方面的相关产品，使我们学习这门课程很受鼓舞。也引导我们了解了这门课程的重要性，让我们明白了光的这些现象的许多奇思妙用。把课程和实际紧紧结合起来，让我们学习理论知识的时候不觉得空泛，有一种脚踏实地的感觉。能够学习理论知识的同时而又清楚的看到骑在实际生活中的广泛应用，让我觉得这门课程的教学真的与众不同。

我相信在以后的生活当中，我们还会遇到许多有关光学的问题，这门课程所学的知识在今后也会不断地得到扩展。我相信我们能通过这些知识解决更多的生活生产当中的问题。

物理光学

总结

光电工程学院 2009级测控三班吴海刚

第二篇：物理光学复习第一章知识总结

红色部分为老师提到的考点。

第一章 光波的基本性质

1.1光的电磁理论

1.1.1麦克斯韦方程组和物质方程

1． 积分形式的麦克斯韦方程组

光的电磁理论可归纳为一组与E B D H四个矢量有关的方程组，即麦克斯韦方程组

法拉第电磁感应定律的积分公式。意义：变化的磁场可产生电场。

电场高斯定律的常用形式。意义：自体积V内部通过闭合曲面向外流出的电通量等于A包围的空间中的自由电荷的总数。

磁场的高斯定律。意义：通过闭合曲面A流出和流入的磁通量相等磁场没有起止点。

麦克斯韦——安培定律。意义：描述了电荷流动会在周围产生环形磁场的事实。

其中 E：电场强度 B：磁感应强度 D：电位移 H：磁场强度 J：电流密度

：位移电流密度

2.微分形式的麦克斯韦方程组

3.物质方程

为了描述电磁场的普遍规律，除了利用上述涉及E D B H J 各矢量关系的麦克斯韦方程组的四个等式外，还要结合一组与电磁场所在空间媒资有关的方程，即物质方程。

4.电磁波的产生及传播

当波源处存在着振荡偶极子或其他变速的带电粒子时，由于偶极子内正负电荷的振动，造成了随时间不断变化的电场，按照麦克斯韦电磁理论，它会在周围空间产生随时间变化的磁场，后者又会在周围产生变化的电场。变化的电场和磁场互相依存、交替产生，循环往复，便形成了以一定速度由近及远传播的电磁波。

1.1.2电磁波的波动微分方程

讨论电磁波在无限扩展的均匀、各向同性、透明、无源媒质中传播的波形。“均匀”“各向同性”意味着等物质常数均是与位置无关的标量；“透明”意味着，J=0，否则电磁场在媒质中的交变就会引起电流，消耗电磁波的能量；“无源”意味这。

在这种情况下，麦克斯韦方程组具有以下特殊形式：

可导出波动微分方程，对一维波有

交变的电场和磁场是以波动的形式，在物质常数为的媒质中传播，传播速度为：

电磁波谱：将电磁波按照波长或频率排列

1.2.光波的波函数

1.2.1光波的分类

1．标量波和矢量波

当描述光波的波函数函数E是标量时，对应的光波是标量波；反之为矢量波。

2．纵波和横波

波的振动方向与传播方向一致的波叫做纵波，如声波。振动方向与传播方向垂直的波叫做横波。电磁波是横波。

3.一维波和三维波

光波传播所占的空间维数称为波的维数。光波在三维空间中传播时，考察点位置坐标应在三维空间取值，对应的光波为一维波。当光波传播延一维方向时，考察点空间位置坐标只需沿一维方向取值，即可了解整个光波的传输规律，对应的光波为一维波。

1.2.2一维简谐波

1.一维简谐波波函数及有关参量

一维简谐波的波函数可表示为：

（1）空间参量

1. 空间周期：波形变化一个周期时波在空间传播的距离。

2. 空间频率：空间周期的倒数

3. 空间角频率：也称传播数。

（2）时间参量

1．时间周期：

2．时间频率：标识单位时间内波动的次数。

3．时间角频率：

（3）空间参量与时间参量的关系

2.一维简谐波的负指数表示和矢量表示

（1）简谐波的复制数表示和复振幅

根据欧拉公式

引入复指数概念可将波函数中与空间坐标有关的因子和与时间坐标有关的因子分离出来，即：

其中下式称为复振幅，其描述了波随空间坐标的变化。

（2）矢量表示和相辐矢量

简谐波波函数完全由振幅和相位两个要素决定。复平面上起始于原点的矢量恰好也有两个相位的自由度：即矢量的长度和矢量与某一起始轴的夹角，前者可以编码波的振幅，后者可以编码波的位相。

1.2.3三维简谐平面波

1.三维波动微分方程及解的形式

位置矢量

波矢表示波的传播方向

简洁形式：

2.三维平面波

通常把某一时刻具有相同相位值的点的轨迹称为光波的波面或等相面。等相面为平面、且等相面上各点的扰动大小时刻相等的光波，称为平面波

为常数时，等相面方程=常数是平面的点法式方程。

3.三维简谐平面波

波函数取余弦或正弦形式的三维平面波称为三位简谐平面波。可表示为：

4.三位简谐平面波的复指数表示

复指数函数：

复振幅：

1.2.4球面波

1球坐标中的波动微分方程

球面波的波函数可以一般的表示为

2球面简谐波

波函数：

复指数：

复振幅：

1.2.5共轭光波

共轭光波又称为位相共轭光波，是指波函数互为共轭复数的两个光波。它作用于光波，之后，可得到它的复共轭。

1.3平面电磁波的性质

1.3.1电磁波的横波性质

光波本身存在着与传播方向垂直的不同振动分量，这种垂直于传播方向的平面内具有不同振动方向的波动只能是横波。

上式表明，E，B，K三个矢量互相垂直，并且按此顺序组成右手坐标系，可见EB均与波传播方向K垂直，所以无论电场波E还是电磁波B都是横波。

1.3.2电磁波的矢量性质

电磁波是由高频电场E和磁场B按一定规律随空间坐标r和时间t传播形成的。电磁波描述了E、B随r、t的变化规律。在一般情况下，EB的大小和方向均随rt的变化而变化，而且，由于电磁波的横波性质，E、B的大小和方向的变化总是发生在垂直波的传播方向的平面内，因此E、B（也包括D、H）等电磁物理量必须用矢量来表示，即是说，电磁波是矢量波。

1.3.3电场波和磁场波的关系

由于E、B、K互相垂直，因此

（数值关系）