Оптическая среда

Среда, через которую распространяются электромагнитные волны

В оптике оптическая среда — это материал, через который распространяются свет и другие электромагнитные волны . Это форма среды передачи . Диэлектрическая и магнитная проницаемость среды определяют, как в ней распространяются электромагнитные волны.

Характеристики

Оптическая среда имеет собственное сопротивление , определяемое выражением

${\displaystyle \eta ={E_{x} \over H_{y}}}$

где и - электрическое и магнитное поля соответственно. В области без электропроводности выражение упрощается до: ${\displaystyle E_{x}}$ ${\displaystyle H_{y}}$

${\displaystyle \eta ={\sqrt {\mu \over \varepsilon }}\ .}$

Например, в свободном пространстве собственное сопротивление называется характеристическим сопротивлением вакуума и обозначается Z ₀ , а

${\displaystyle Z_{0}={\sqrt {\mu _{0} \over \varepsilon _{0}}}\ .}$

Волны распространяются в среде со скоростью , где - частота , а - длина волны электромагнитных волн. Это уравнение можно также записать в виде ${\displaystyle c_{w}=\nu \lambda }$ ${\displaystyle \nu }$ ${\displaystyle \lambda }$

${\displaystyle c_{w}={\omega \over k}\ ,}$

где — угловая частота волны, а — волновое число волны. В электротехнике часто вместо используется символ , называемый фазовой постоянной . ${\displaystyle \omega }$ ${\displaystyle k}$ ${\displaystyle \beta }$ ${\displaystyle k}$

Скорость распространения электромагнитных волн в свободном пространстве , идеализированном стандартном состоянии отсчета (подобном абсолютному нулю для температуры), условно обозначается как c ₀ : ^[1]

${\displaystyle c_{0}={1 \over {\sqrt {\varepsilon _{0}\mu _{0}}}}\ ,}$

где — электрическая постоянная , а — магнитная постоянная . ${\displaystyle \varepsilon _{0}}$ ${\displaystyle ~\mu _{0}\ }$

Для общего введения см. Serway ^[2]. Для обсуждения синтетических сред см. Joannopoulus. ^[3].

Типы

1. Однородная среда против неоднородной среды
2. Прозрачная среда против непрозрачного тела

• • Прозрачный средний

Смотрите также

• излучение Черенкова
• Электромагнитный спектр
• Электромагнитное излучение
• Оптика
• Единицы СИ
• Свободное место
• Метаматериал
• Фотонный кристалл
• Фотонно-кристаллическое волокно

Примечания и ссылки

1. В стандарте ISO 31-5 NIST и BIPM приняли обозначение c ₀ .
2. Raymond Serway & Jewett J (2003). Физика для ученых и инженеров (6-е изд.). Belmont CA: Thomson-Brooks/Cole. ISBN 0-534-40842-7.
3. Джон Д. Джоаннопулос; Джонсон С.Г.; Винн Дж.Н.; Мид Р.Д. (2008). Фотонные кристаллы: формирование потока света (2-е изд.). Принстон, Нью-Джерси: Princeton University Press. ISBN 978-0-691-12456-8.