物理光学

物理光学总复习背他妈的

第一章：光在各项同性介质中的传播特性

一、光的电磁波动理论核心内容与基本要点：

光是波，光波是光频电磁波；具体地讲，光波是一定频段（或者一定波长范围内）的电磁波。光波是纯粹的横波，具有偏振的性质；在传播的过程中，当光遇障碍物时会表现出光的干涉和光的衍射现象。光在真空中的传播速度是：c ＝ 299792.458 km/s ≈ 300000 km/s 光的传播过程，实质上就是光矢量(即电场强度矢量和磁场强度矢量)的振动形式（即振动方式）、振动状态和振动面貌（即振动相位）、以及由它们所决定的光能量（或者能流）的传播过程。

即周期性变化的（磁力线封闭的、并且具有涡旋结构的）磁场，会在其周围产生周期性变化的（电力线封闭的、并且具有涡旋结构的）电场；周期性变化的（电力线封闭的、并且具有涡旋结构的）电场，反过来又会在其周围激发周期性变化的（磁力线封闭的、并且具有 涡旋结构的）磁场。 ，这种周期性交替变化的涡旋磁场和涡旋电场由近及远、连续不断的相互激发过程，便形成了电磁波的传播。

由此可见：与机械波截然不同，电磁波（或者光频电磁波即光波)的传播根本不需要借助于任何介质。这就是电磁波（光波）与机械波的一个根本区别。另外，电磁波与光波这两者之间的区别还表现在产生机理、发射方式、接收方法和辐射波段的不同等方面。

二、几种特殊形式光波：

1、同心光束：随着时间的推移、随着光在空间的传播，光波的波振面（即等相位面）也在不断地传播、并且其曲率半径的大小也在连续地变化。如果在光波传播的整个过程中，光波波振面的曲率中心始终固定不变，那么这样的光束就称为同心光。 可见，同心光束实质上就是曲率中心始终固定不变的光束。

同心光束例子：

（1）.理想的、均匀的、球面光波；

（2）.理想的、均匀的、柱面光波；

（3）.理想的、均匀的、平行平面光波。

2、非同心光束：如果在光波传播的整个过程中，光波波振面的曲率中心在空间并不固定而是连续变化的，那么这样的光束就称为非同心光束。

由此可见，非同心光束实质上就是曲率中心在空间并不固定而是连续变化的一类光束。

非同心光束例子：

（1）.高斯激光束（高斯光束）

（2）.高次曲球面光波（束）

三、激光的基本概念：简单地讲，所谓激光就是受激辐射的相干光。

严格地讲，所谓激光就是指由远离平衡态的、动态的、开放的、非平衡体系所发出的、高度有序的、具有高光子简并度的、受激辐射的相干光。

四、高斯激光束基本特性：它的外轮廓是圆形双曲面（即旋转双曲面）或者椭圆形双曲面，它的曲率半径在正的无限大和负的无限大之间连续变化，它的曲率中心也在正的无限大和负的无限大之间连续变化（即曲率中心不固定，因而属于典型的非同心光束），在垂直于光传