Физическая оптика

В физике физическая оптика или волновая оптика — это раздел оптики , изучающий интерференцию , дифракцию , поляризацию и другие явления, для которых лучевое приближение геометрической оптики недействительно. Такое использование, как правило, не включает такие эффекты, как квантовый шум в оптической связи , который изучается в подотрасли теории когерентности .

Принцип

Физическая оптика — это также название приближения, обычно используемого в оптике, электротехнике и прикладной физике . В этом контексте это промежуточный метод между геометрической оптикой , которая игнорирует волновые эффекты, и полноволновым электромагнетизмом , который является точной теорией . Слово «физический» означает, что он более физичен, чем геометрическая или лучевая оптика, а не то, что он является точной физической теорией. ^[1]^{: 11–13}

Это приближение состоит из использования лучевой оптики для оценки поля на поверхности и последующего интегрирования этого поля по поверхности для вычисления переданного или рассеянного поля. Это напоминает приближение Борна , в котором детали проблемы рассматриваются как возмущение .

В оптике это стандартный способ оценки дифракционных эффектов. В радио это приближение используется для оценки некоторых эффектов, напоминающих оптические эффекты. Оно моделирует несколько эффектов интерференции, дифракции и поляризации, но не зависимость дифракции от поляризации. Поскольку это высокочастотное приближение, оно часто точнее в оптике, чем в радио.

В оптике это обычно заключается в интегрировании поля, рассчитанного по лучу, через линзу, зеркало или апертуру для вычисления прошедшего или рассеянного поля.

В радиолокационном рассеянии это обычно означает принятие тока , который был бы обнаружен на касательной плоскости из подобного материала, как ток в каждой точке на передней части, т. е. геометрически освещенной части рассеивателя . Ток на затененных частях принимается за ноль. Приблизительное рассеянное поле затем получается путем интеграла по этим приблизительным токам. Это полезно для тел с большими гладкими выпуклыми формами и для поверхностей с потерями (низким отражением).

Поле или ток лучевой оптики, как правило, неточны вблизи краев или границ тени, если только они не дополнены расчетами дифракции и ползучей волны .

Стандартная теория физической оптики имеет некоторые дефекты в оценке рассеянных полей, что приводит к снижению точности вдали от зеркального направления. ^[2]^[3] Усовершенствованная теория, представленная в 2004 году, дает точные решения задач, связанных с дифракцией волн на проводящих рассеивателях. ^[2]

Смотрите также

Ссылки

Serway, Raymond A.; Jewett, John W. (2004). Физика для ученых и инженеров (6-е изд.) . Brooks/Cole. ISBN 0-534-40842-7.
Ахманов А; Никитин, С. Ю (1997). Физическая оптика . Издательство Оксфордского университета. ISBN 0-19-851795-5.
Hay, SG (август 2005 г.). "Метод гауссовых рядов с двойной дифракцией для эффективного анализа физической оптики антенн с двойным рефлектором". IEEE Transactions on Antennas and Propagation . 53 (8): 2597. Bibcode : 2005ITAP...53.2597H. doi : 10.1109/tap.2005.851855. S2CID 10050665.
Asvestas, JS (февраль 1980 г.). «Метод физической оптики в электромагнитном рассеянии». Журнал математической физики . 21 (2): 290–299. Bibcode : 1980JMP....21..290A. doi : 10.1063/1.524413.

↑ Пётр Я. Уфимцев (9 февраля 2007 г.). Основы физической теории дифракции . John Wiley & Sons. ISBN 978-0-470-10900-7.
^ ab Umul, YZ (октябрь 2004 г.). «Модифицированная теория физической оптики». Optics Express . 12 (20): 4959–4972. Bibcode : 2004OExpr..12.4959U. doi : 10.1364/OPEX.12.004959 . PMID 19484050.
^ Shijo, T.; Rodriguez, L.; Ando, M. (декабрь 2008 г.). «Модифицированные векторы нормали к поверхности в физической оптике». IEEE Transactions on Antennas and Propagation . 56 (12): 3714–3722. Bibcode : 2008ITAP...56.3714S. doi : 10.1109/TAP.2008.2007276. S2CID 41440656.

Внешние ссылки

Медиа, связанные с Физическая оптика на Wikimedia Commons