Волновая оптика: различия между версиями

3049 байт добавлено ,  10 месяцев назад
Нет описания правки
(статья переименована, шаблон снят)
Метка: ручная отмена
[[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).
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 ==