Bølgeoptik

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 25. maj 2021; checks kræver 4 redigeringer .

Bølgeoptik  er en gren af ​​fysisk optik , hvor interferens , diffraktion , polarisering og andre fænomener studeres, for forståelsen af ​​hvilke det er nødvendigt og tilstrækkeligt at forstå lysets bølgenatur. Bølgeoptik omfatter ikke geometrisk optik (og følgelig fotometri og det meste af teorien om optiske enheder), hvor bølgerepræsentationer ikke er påkrævet, og en beskrivelse af lys i form af stråler er tilstrækkelig. Bølgeoptik inkluderer heller ikke optik af fænomener, som bølgeteorien ikke kan forklare (for eksempel linje- og stribespektre, termisk stråling , fotoelektrisk effekt , luminescens , lasere, kvantestøj og andre).

Historie

I anden halvdel af 1600-tallet etablerede Christian Huygens lysets udbredelses bølgekarakter. Takket være forskning fra T. Young, O. Fresnel, D. Arago og andre , har bølgeoptik modtaget en betydelig udvikling. Deres eksperimenter gjorde det muligt at forklare lysets interferens, diffraktion og polarisering [ 1 ] .


Forholdet mellem bølge og fysisk optik

I engelsk terminologi er "bølgeoptik" og "fysisk optik" af historiske årsager synonyme. Tidligere trængte denne bestemmelse også ind på russisksproget terminologi:

Før fremkomsten af ​​lyskvanteteorien (1905) skulle der skelnes mellem to metoder til at betragte optiske fænomener. Den første metode blev brugt af den såkaldte geometriske optik, den anden - af bølgeoptik, som i gamle dage stadig blev kaldt fysisk optik af en eller anden grund. [2]

I moderne russisksproget fysisk standardterminologi er bølgeoptik og fysisk optik ikke identificeret:

BØLGEOPTIK, sektion af fysik. optik, som studerer helheden af ​​sådanne fænomener, hvor bølger opstår. verdens natur. [3]

I sådanne lærebøger som "Physical Optics" af Ditchburn, "Physical Optics" af Akhmanov og Nikitin, "Fundamentals of Physical Optics" af Shandarov, betragtes både bølgeoptik og fænomener, der ikke er inkluderet i den (for eksempel kvantefænomener).

Bølgeoptik tilnærmelser

Bølgeoptik er kun en tilnærmelse sammenlignet med den mere nøjagtige kvanteelektrodynamik . Ordet "fysisk" i det engelske navn for bølgeoptik betyder, at det er mere fysisk end geometrisk eller stråleoptik , og ikke at det er en eksakt fysisk teori. [4] :11-13

Bølgeoptik er baseret på klassiske elektromagnetiske ligninger - Maxwells ligninger . Inden for rammerne af bølgeoptik findes der endnu mere forenklede tilnærmelser, for eksempel en tilnærmelse baseret på Huygens -Fresnel princippet. I denne sammenhæng er det en mellemliggende tilnærmelse mellem geometrisk optik , som ignorerer bølgeeffekter , og elektromagnetisk teori , som er mere nøjagtig.

Denne tilnærmelse består i at bruge stråleoptik til at estimere feltet ved overfladen og derefter integrere dette felt over overfladen for at beregne det transmitterede eller spredte felt. Dette minder om Born-tilnærmelsen , hvor detaljerne i problemet behandles som en forstyrrelse . I optik er dette en standard måde at evaluere diffraktionseffekter på. I radiofysik bruges denne tilnærmelse til at estimere lignende optiske effekter. Denne tilnærmelse modellerer adskillige interferens-, diffraktions- og polarisationseffekter, men ikke diffraktionens afhængighed af polarisation. Fordi dette er en højfrekvent tilnærmelse, beskriver den optik mere præcist end radiofysik.

Problemet med bølgeoptik består normalt i at integrere feltet afledt af geometrisk optik over hele området af en linse, spejl eller blænde for at beregne transmitteret eller spredt lys.

I radarspredning betyder dette normalt at finde den omtrentlige strøm , der ville blive detekteret på et tangentielt plan i den geometrisk oplyste del af spredningsoverfladen . Strømmen i skraverede områder tages som nul. Det spredte felt opnås derefter ved at integrere over disse omtrentlige strømme. Dette er nyttigt til kroppe med store glatte konvekse former og til overflader med tab (lav reflektion).

Det geometriske optiske felt eller strømmen er normalt ikke nøjagtig nær kanter eller skyggegrænser, medmindre det suppleres med diffraktionsberegninger og en krybende bølgemodel.

Standardtilnærmelsen af ​​bølgeoptik har nogle mangler ved estimering af spredte felter, hvilket fører til et fald i nøjagtigheden, hvis problemet adskiller sig fra simpel refleksion. [5] [6] En forbedret teori introduceret i 2004 giver nøjagtige løsninger på problemer relateret til bølgediffraktion ved at lede scatterere [5] .

Noter

  1. ↑ Bølgeoptik  / Odintsov A.I. // Storhertug - Stigende knudepunkt i kredsløbet. - M  .: Great Russian Encyclopedia, 2006. - S. 641. - ( Great Russian Encyclopedia  : [i 35 bind]  / chefredaktør Yu. S. Osipov  ; 2004-2017, v. 5). — ISBN 5-85270-334-6 .
  2. ↑ Khvolson O.D. Fysik kursus. Bind 1. Arkiveret 10. maj 2021 på Wayback Machine 1933. s. 602.
  3. ↑ Fysisk encyklopædisk ordbog. Moskva, videnskabeligt forlag "Great Russian Encyclopedia", 1995.
  4. ↑ Piotr Ya. Ufimtsev. Fundamentals of the Physical Theory of Diffraction  (engelsk) . - John Wiley & Sons , 2007. - ISBN 978-0-470-10900-7 .
  5. ↑ 12 Y.Z .; Umul. Modificeret teori om fysisk optik  //  Optics Express : journal. - 2004. - Oktober ( bind 12 , nr. 20 ). - P. 4959-4972 . - doi : 10.1364/OPEX.12.004959 . - . — PMID 19484050 .
  6. ↑ T.; Shijo. De modificerede overfladenormale vektorer i den fysiske optik  // IEEE  Transactions on Antennas and Propagation : journal. - 2008. - December ( bind 56 , nr. 12 ). - P. 3714-3722 . - doi : 10.1109/TAP.2008.2007276 . - .

Litteratur

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier
I bibliografiske kataloger
 Udsnit af optik
Relaterede anvisninger