Физическая оптика

Отделение оптики

Физическая оптика используется для объяснения таких эффектов, как дифракция.

В физике физическая оптика , или волновая оптика — раздел оптики , изучающий интерференцию , дифракцию , поляризацию и другие явления, для которых лучевое приближение геометрической оптики неприменимо. Это использование, как правило, не включает такие эффекты, как квантовый шум в оптической связи , который изучается в рамках 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 «физическая» означает, что она более физична, чем геометрическая или лучевая оптика, а не то, что это точная физическая теория. ^{[1] : 11–13}

Это приближение состоит из использования лучевой оптики для оценки поля на поверхности и последующего интегрирования этого поля по поверхности для расчета прошедшего 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. Он моделирует некоторые эффекты интерференции, дифракции и поляризации, но не зависимость дифракции от поляризации. Поскольку это высокочастотное приближение, оно зачастую более точно в оптике, чем в радио.

В оптике он обычно состоит из интегрирования оцененного лучом поля по линзе, зеркалу или апертуре для расчета прошедшего или рассеянного поля.

При радиолокационном рассеянии это обычно означает, что в качестве тока в каждой точке передней части рассеивателя, то есть геометрически освещенной части, берется ток , который можно найти в касательной плоскости из аналогичного материала . Ток на затененных участках принимается равным нулю. 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 (с низким коэффициентом отражения).

Поле или ток лучевой оптики обычно не являются точными вблизи краев или границ теней, если они не дополнены расчетами дифракции и ползущей волны .

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

Смотрите также

• Оптическая физика
• Электромагнитное моделирование
• Фурье-оптика
• История оптики
• Метаматериалы с отрицательным индексом

Рекомендации

• Сервей, Раймонд А.; Джуэтт, Джон В. (2004). Физика для ученых и инженеров (6-е изд.) . Брукс/Коул. ISBN 0-534-40842-7.
• Ахманов А; Никитин, С. Ю (1997). Физическая оптика . Издательство Оксфордского университета. ISBN 0-19-851795-5.
• Хэй, С.Г. (август 2005 г.). «Метод гауссовой серии двойной дифракции для эффективного анализа физической оптики антенн с двойным отражателем». Транзакции IEEE по антеннам и распространению . 53 (8): 2597. Бибкод : 2005ITAP...53.2597H. дои : 10.1109/tap.2005.851855. S2CID  10050665.
• Асвестас, Дж. С. (февраль 1980 г.). «Метод физической оптики в электромагнитном рассеянии». Журнал математической физики . 21 (2): 290–299. Бибкод : 1980JMP....21..290A. дои : 10.1063/1.524413.

1. Петр Я. Уфимцев (9 февраля 2007 г.). Основы физической теории дифракции . Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0-470-10900-7.
2. Умул, YZ (октябрь 2004 г.). «Модифицированная теория физической оптики». Оптика Экспресс . 12 (20): 4959–4972. Бибкод : 2004OExpr..12.4959U. дои : 10.1364/OPEX.12.004959 . ПМИД  19484050.
3. Сидзё, Т.; Родригес, Л.; Андо, М. (декабрь 2008 г.). «Модифицированные векторы нормали к поверхности в физической оптике». Транзакции IEEE по антеннам и распространению . 56 (12): 3714–3722. Бибкод : 2008ITAP...56.3714S. дои : 10.1109/TAP.2008.2007276. S2CID  41440656.

Внешние ссылки

• СМИ, связанные с физической оптикой, на Викискладе?