A hullámoptika a fizikai optika egyik ága , amelyben interferenciát , diffrakciót , polarizációt és egyéb jelenségeket vizsgálnak, amelyek megértéséhez szükséges és elegendő a fény hullámtermészetének megértése. A hullámoptika nem foglalja magában a geometriai optikát (és ennek megfelelően a fotometriát és az optikai eszközök elméletének nagy részét), ahol nincs szükség hullámábrázolásra, és elegendő a fény sugarak formájában történő leírása. A hullámoptika nem foglalja magában azon jelenségek optikáját sem, amelyeket a hullámelmélet nem tud megmagyarázni (például vonal- és csíkspektrumok, hősugárzás , fotoelektromos hatás , lumineszcencia , lézerek, kvantumzaj és mások).
A 17. század második felében Christian Huygens megállapította a fény terjedésének hullámtermészetét. T. Young, O. Fresnel, D. Arago és mások kutatásainak köszönhetően a hullámoptika jelentős fejlődésen ment keresztül. Kísérleteik lehetővé tették a fény interferenciájának, diffrakciójának és polarizációjának magyarázatát [ 1 ] .
Az angol terminológiában történelmi okokból a "hullámoptika" és a "fizikai optika" szinonimák. A múltban ez a rendelkezés az orosz nyelvű terminológiába is behatolt:
A fény kvantumelméletének megjelenése (1905) előtt az optikai jelenségek vizsgálatának két módszerét kellett megkülönböztetni. Az első módszert az úgynevezett geometriai optika, a másodikat a hullámoptika használta, amelyet a régi időkben valamilyen okból még fizikai optikának hívtak. [2]
A modern orosz nyelvű szabványos fizikai terminológiában a hullámoptikát és a fizikai optikát nem azonosítják:
HULLÁMOPTIKA, fizika rész. optika, amely az ilyen jelenségek összességét vizsgálja, amelyekben hullámok jelennek meg. a világ természete. [3]
Az olyan tankönyvekben, mint Ditchburn „Fizikai optika”, Akhmanov és Nikitin „Fizikai optika”, Shandarov „A fizikai optika alapjai”, mind a hullámoptika, mind a benne nem szereplő jelenségek (például kvantumjelenségek) foglalkoznak.
A hullámoptika csak egy közelítés a pontosabb kvantumelektrodinamikához képest . A "physical" szó a hullámoptika angol elnevezésében azt jelenti, hogy inkább fizikai, mint a geometriai vagy sugároptikának , és nem azt, hogy egzakt fizikai elméletről lenne szó. [4] :11–13
A hullámoptika a klasszikus elektromágneses egyenleteken – a Maxwell-egyenleteken – alapul . A hullámoptika keretein belül léteznek még egyszerűbb közelítések, például a Huygens - Fresnel elven alapuló közelítés . Ebben az összefüggésben ez egy köztes közelítés a hullámhatásokat figyelmen kívül hagyó geometriai optika és az elektromágneses elmélet között, amely pontosabb.
Ez a közelítés abból áll, hogy sugároptikát használunk a felületi mező becslésére, majd ezt a mezőt a felületre integráljuk az átvitt vagy szórt tér kiszámításához. Ez a Born-közelítésre emlékeztet , amelyben a probléma részleteit perturbációként kezelik . Az optikában ez a diffrakciós hatások kiértékelésének szokásos módja. A rádiófizikában ezt a közelítést használják hasonló optikai hatások becslésére. Ez a közelítés számos interferencia, diffrakció és polarizációs hatást modellez, de nem a diffrakció polarizációtól való függését. Mivel ez egy nagyfrekvenciás közelítés, pontosabban írja le az optikát, mint a radiofizikát.
A hullámoptika problémája általában abból áll, hogy a geometriai optikából származó mezőt egy lencse, tükör vagy apertúra teljes területén integrálják az áteresztett vagy szórt fény kiszámításához.
A radarszórásnál ez általában azt jelenti, hogy meg kell találni azt a hozzávetőleges áramot , amelyet a szórófelület geometriailag megvilágított részén lévő érintősíkon észlelünk . Az árnyékolt területeken az áramerősség nullának számít. A szórt mezőt ezután ezen közelítő áramok integrálásával kapjuk meg. Ez nagy, sima domború testeknél és veszteséges (alacsony visszaverődésű) felületeknél hasznos.
A geometriai optikai mező vagy áram általában nem pontos az élek vagy árnyékhatárok közelében, hacsak nem egészítik ki diffrakciós számításokkal és egy kúszó hullám modellel.
A hullámoptika szabványos közelítésének van néhány hiányossága a szórt mezők becslésében, ami a pontosság csökkenéséhez vezet, ha a probléma eltér az egyszerű visszaverődéstől. [5] [6] Egy 2004-ben bevezetett továbbfejlesztett elmélet pontos megoldásokat ad a hullámdiffrakcióval kapcsolatos problémákra szórók vezetésével [5] .
Szótárak és enciklopédiák | |
---|---|
Bibliográfiai katalógusokban |
Optikai szakaszok | |
---|---|
| |
Kapcsolódó útmutatások |