Открыть главное меню

Физическая оптика

(перенаправлено с «Волновая оптика»)
Физическая оптика используется для объяснения таких эффектов, как дифракция

В физике физическая оптика или волновая оптика — это раздел оптики, в котором изучают интерференцию, дифракцию, поляризацию и другие явления, для которых представление света в виде лучей геометрической оптики недопустимо. Такое использование, однако, не включает такие эффекты, как квантовый шум в оптической связи, что изучается в подразделе теории когерентности .

Приближение физической оптикиПравить

Физическая оптика также обладает приближениями, обычно используемыми в оптике, электротехнике и прикладной физике. В этом контексте это промежуточное приближение между геометрической оптикой, которая игнорирует волновые эффекты, и электромагнетитной теорией, которая является точной. Слово «физический» означает, что она более физическая, чем геометрическая или лучевая оптика, а не то, что это точная физическая теория.[1]:11–13

Это приближение состоит в использовании лучевой оптики для оценки поля на поверхности и последующим интегрированием этого поля по поверхности для расчёта прошедшего или рассеянного поля. Это напоминает борновское приближение, в котором детали проблемы рассматриваются как возмущение. В оптике это стандартный способ оценки дифракционных эффектов. В радиофизике это приближение используется для оценки аналогичных оптическим эффектов. приближение физической оптики моделирует несколько интерференционных, дифракционных и поляризационных эффектов, но не зависимость дифракции от поляризации. Поскольку это высокочастотное приближение, оно более точно описывает оптику, чем радиофизику.

Задача физической оптики обычно состоит из интегрирования поля, полученного из геометрической оптики, над линзой, зеркалом или апертурой для расчета прошедшего или рассеянного света.

При радиолокационном рассеянии это обычно означает нахождение приближённого тока, который был бы обнаружен на касательной плоскости в геометрически освещенной части поверхности рассеивателя. Ток на затенённых участках принимается за ноль. Рассеянное поле затем получается посредством интегрирования по этим приближенным токам. Это полезно для тел с большими гладкими выпуклыми формами и для поверхностей с потерями (с низким отражением).

Поле геометрической оптики или ток обычно не точны вблизи краёв или теневых границ, если только они не дополнены расчётами дифракции и моделью ползучей волны.

Стандартная теория физической оптики имеет некоторые недостатки в оценке рассеянных полей, что приводит к снижению точности в случае отличия задачи от простого отражения.[2][3] Усовершенствованная теория, введённая в 2004 году, даёт точные решения задач, связанных с дифракцией волн на проводящих рассеивателях.

ПримечанияПравить

  1. Pyotr Ya. Ufimtsev. Fundamentals of the Physical Theory of Diffraction. — John Wiley & Sons, 9 February 2007. — ISBN 978-0-470-10900-7.
  2. Y. Z.; Umul. Modified theory of physical optics (англ.) // Optics Express (англ.) : journal. — 2004. — October (vol. 12, no. 20). — P. 4959—4972. — DOI:10.1364/OPEX.12.004959. — Bibcode2004OExpr..12.4959U. — PMID 19484050.
  3. T.; Shijo. The modified surface-normal vectors in the physical optics (англ.) // IEEE Transactions on Antennas and Propagation (англ.) : journal. — 2008. — December (vol. 56, no. 12). — P. 3714—3722. — DOI:10.1109/TAP.2008.2007276. — Bibcode2008ITAP...56.3714S.

ЛитератураПравить