Википедия

Волновая оптика: различия между версиями

Интерактивная навигация по истории
[отпатрулированная версия][непроверенная версия]
← Предыдущая правкаСледующая правка →
Содержимое удалено Содержимое добавлено
ВизуальныйВики-текст
статья переименована, шаблон снят
Метка: ручная отмена
Нет описания правки
Строка 1:
[[Файл:Laser Interference.JPG|мини|200x200пкс| Физическая оптика используется для объяснения таких эффектов, как [[дифракция]] ]]
В [[Физика|физике]] '''физическая оптика''' или '''волноваяВолновая оптика''' — это разделотдел [[Оптика|физической оптики]], в котором изучают [[Интерференция волн|интерференцию]], [[Дифракция|дифракцию]], [[Поляризация волн|поляризацию]] и другие явления, для понимания которых необходимо и достаточно представление о волновой природе света. вК видеволновой лучейоптике не относится [[Геометрическая оптика|геометрической оптики]] недопустимо.(и, Такоесоответственно, использованиефотометрия и большая часть теории оптических приборов), однакогде не требуются волновые представления и достаточно описания света в виде лучей. К волновой оптике также не относится оптика явлений, которые волновая теория не включаетможет такиеобъяснить эффекты(например, каклинейчатые квантовыйи шумполосатые вспектры, оптическойтепловое связиизлучение, чтофотоэффект, изучаетсялюминесценция, влазеры, подразделеквантовый теориишум когерентностии другие).
 
== ПриближениеСоотношение между волновой и физической оптикиоптикой ==
В англоязычной терминологии по историческим причинам "wave optics" и "physical optics" являются синонимами. В прошлом такое положение проникало и в русскоязычную терминологию:
''Физическая оптика'' также обладает [[Аппроксимация|приближениями,]] обычно используемыми в оптике, [[Электротехника|электротехнике]] и [[Прикладная физика|прикладной физике]]. В этом контексте это промежуточное приближение между [[Геометрическая оптика|геометрической оптикой]], которая игнорирует [[Волна|волновые]] эффекты, и [[Электромагнетизм|электромагнетитной теорией]], которая является точной. Слово «физический» означает, что она более физическая, чем [[Геометрия|геометрическая]] или [[Световой луч|лучевая]] оптика, а не то, что это точная физическая теория.<ref name="Ufimtsev2007">{{книга |заглавие=Fundamentals of the Physical Theory of Diffraction |издательство=[[John Wiley & Sons|John Wiley & Sons]] |isbn=978-0-470-10900-7 |язык=en |автор=Pyotr Ya. Ufimtsev |день=9 |месяц=2 |год=2007}}</ref>{{Rp|11–13}}▼
<blockquote>
До возникновения квантовой теории света (1905) приходилось отличать два метода рассмотрения оптических явлений. Первым методом пользовалась так называемая геометрическая оптика, вторым - волновая оптика, которую в былые времена ещё почему-то называли физической оптикой.
<ref>Хвольсон О.Д. Курс физики. Том 1. 1933. Стр.602. https://books.google.ru/books?id=QdyWBgAAQBAJ&printsec=frontcover&hl=ru#v=onepage&q=физической%20оптикой&f=false</ref>
</blockquote>
 
В современной русскоязычной стандартной физической терминологии волновая оптика и физическая оптика не отождествляются:
Это приближение состоит в использовании лучевой оптики для оценки поля на поверхности и последующим [[Интеграл|интегрированием]] этого поля по поверхности для расчёта прошедшего или рассеянного поля. Это напоминает [[борновское приближение]], в котором детали проблемы рассматриваются как [[Теория возмущений|возмущение]]. В оптике это стандартный способ оценки дифракционных эффектов. В [[Радиосвязь|радио]]<nowiki/>физике 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.▼
<blockquote>ВОЛНОВАЯ ОПТИКА, раздел физ. оптики, изучающий совокупность таких явлений, в к-рых проявляется волн. природа света.<ref>Физический энциклопедический словарь. Москва, научное издательство "Большая российская энциклопедия", 1995.</ref></blockquote>
 
В таких учебниках, как "Физическая оптика" Дитчберна, "Физическая оптика" Ахманова и Никитина, "Основы физической оптики" Шандарова рассматриваются как волновая оптика, так и явления, не входящие в неё (например, квантовые явления).
Задача физической оптики обычно состоит из интегрирования поля, полученного из геометрической оптики, над линзой, зеркалом или апертурой для расчета прошедшего или рассеянного света.▼
 
== Приближения волновой оптики ==
▲''ФизическаяВолновая оптика'' такжеявляется обладаетлишь [[Аппроксимация|приближениями,приближением]] обычнопо используемымисравнению вс оптике,более [[Электротехника|электротехнике]]точной иквантовой [[Прикладная физика|прикладной физике]]электродинамикой. ВСлово этом«physical» контекстев этоанглоязычном промежуточноеназвании приближениеволновой между [[Геометрическая оптика|геометрической оптикой]], которая игнорирует [[Волна|волновые]] эффекты, и [[Электромагнетизм|электромагнетитной теорией]], которая является точной. Слово «физический»оптики означает, что она более физическая, чем [[Геометрия|геометрическая]] или [[Световой луч|лучевая]] оптика, а не то, что это точная физическая теория.<ref name="Ufimtsev2007">{{книга |заглавие=Fundamentals of the Physical Theory of Diffraction |издательство=[[John Wiley & Sons|John Wiley & Sons]] |isbn=978-0-470-10900-7 |язык=en |автор=Pyotr Ya. Ufimtsev |день=9 |месяц=2 |год=2007}}</ref>{{Rp|11–13}}
 
Волновая оптика основана на классических электромагнитных уравнениях - уравнениях Максвелла. В рамках волновой оптики существуют ещё более упрощённые приближения, например, приближение, основанное на принципе Гюйгенса - Френеля. В этом контексте это промежуточное приближение между [[Геометрическая оптика|геометрической оптикой]], которая игнорирует [[Волна|волновые]] эффекты, и [[Электромагнетизм|электромагнетитной теорией]], которая является более точной.
 
▲Это приближение состоит в использовании лучевой оптики для оценки поля на поверхности и последующим [[Интеграл|интегрированием]] этого поля по поверхности для расчёта прошедшего или рассеянного поля. Это напоминает [[борновское приближение]], в котором детали проблемы рассматриваются как [[Теория возмущений|возмущение]]. В оптике это стандартный способ оценки дифракционных эффектов. В [[Радиосвязь|радио]]<nowiki/>физике это приближение используется для оценки аналогичных оптическим эффектов. Это 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 физическойволновой оптики обычно состоит из интегрирования поля, полученного из геометрической оптики, надпо линзойвсей площади линзы, зеркаломзеркала или апертуройотверстия для расчета прошедшего или рассеянного света.
 
При [[Радиолокационная станция|радиолокационном]] [[Рассеяние частиц|рассеянии]] это обычно означает нахождение приближённого [[Электрический ток|тока,]] который был бы обнаружен на [[Касательная прямая|касательной]] [[Плоскость|плоскости]] в геометрически освещенной части поверхности [[Рассеяние частиц|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 [[wiktionary:convex|выпуклыми]] формами и для поверхностей с потерями (с низким отражением).
Строка 13 ⟶ 27 :
Поле геометрической оптики или ток обычно не точны вблизи краёв или теневых границ, если только они не дополнены расчётами дифракции и моделью ползучей волны.
 
СтандартнаяСтандартное теорияприближение физическойволновой оптики имеет некоторые недостатки в оценке рассеянных полей, что приводит к снижению точности в случае отличия задачи от простого отражения.<ref name="Umul">{{статья |заглавие=Modified theory of physical optics |издание={{Нп3|Optics Express}} |том=12 |номер=20 |страницы=4959—4972 |doi=10.1364/OPEX.12.004959 |pmid=19484050 |bibcode=2004OExpr..12.4959U |язык=en |автор=Y. Z.; Umul |месяц=10 |год=2004 |тип=journal}}</ref><ref>{{статья |заглавие=The modified surface-normal vectors in the physical optics |издание={{Нп3|IEEE Transactions on Antennas and Propagation}} |том=56 |номер=12 |страницы=3714—3722 |doi=10.1109/TAP.2008.2007276 |bibcode=2008ITAP...56.3714S |язык=en |тип=journal |автор=T.; Shijo |месяц=12 |год=2008}}</ref> Усовершенствованная теория, введённая в 2004 году, даёт точные решения задач, связанных с дифракцией волн на проводящих рассеивателях.
 
== Примечания ==
Источник — https://ru.wikipedia.org/wiki/Волновая_оптика