Физическая оптика

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.

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 ток , который можно найти в касательной плоскости в качестве тока в каждой точке передней части, т. е. геометрически освещенной части, рассеивателя, берется 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, как правило, 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. Усовершенствованная теория, представленная в 2004 году, дает точные решения проблем, связанных с дифракцией волн на проводящих рассеивателях.

См. также

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

Ссылки

• Сервей, Раймонд А.; Джуэтт, Джон В. (2004). Физика для ученых и инженеров (6-е изд.) . Брукс/Коул. ISBN  0-534-40842-7 .
• Akhmanov, A; Nikitin, S. Yu (1997). Physical Optics . Oxford University Press. 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 .

Внешние ссылки

• СМИ, связанные с физической оптикой, на Викискладе?