光工/光电考研·系统速成物理光学(1)

续上一集系统速成物理光学·导论，这一篇更第一集。国内《物理光学》或其他《光学》大同小异，据作者这些年与各地光电er交流，大多都用梁铨廷版。当然也有其他版本，都差不多。

既然是速成，就要占领俯瞰、抓主线索。非俯瞰的、支线副本可以回头再搞。

在上一集系统速成物理光学·导论中，给出了三条线索，

其中线索1：

什么是物理光学→波动光学→波模型→波的数学描述与基本物理特性→波的叠加→波的干涉→:杨氏干涉→类杨氏干涉→干涉形成的条件与时空相干性→同一束分束干涉（分振幅自相干）→薄膜干涉→等厚干涉→牛顿环→等倾干涉→迈克尔逊干涉

什么是“物理光学”？

       用物理体系来解释光学。（几何光学则不注重物理上的讨论）。我们目前有两套物理体系，一套是经典的，一套是量子的。通常物理光学并不指量子光学，而主要是指波动光学。

什么是波动光学？

       波动光学是光学中一个处理波动现象的分支，例如干涉、衍射和偏振等。其公理为麦克斯韦方程组。有一些《物理光学》的课本会在开篇介绍麦克斯韦方程组，但意义不大，只需了解基本观点：光是电磁波。

什么是波模型？

       波动光学中的波模型：为了理解和描述光如何传播和相互作用而建立的概念模型。光被视为一种电磁波，它由振动的电场和磁场组成，并由麦克斯韦的方程组描述。这个模型在描述干涉、衍射和偏振等现象时特别有用。这些波动现象无法用基于粒子的模型来完全解释。

以上内容是学物理光学（波动光学）最首要的，因为波模型是整个波动光学的俯瞰，这是由知识体系的总分结构决定的：

波的数学描述与物理特性？

       主要指简谐波（正余弦波）及其变式的实复数表现形式。波的物理特性及其指标参数主要有振幅、波长、频率、波速、周期、相位、偏振等。其中，相位是最基本的。因为对于正余弦三角函数来说，相位（角），是最基本的变量。而波长、频率、波速、周期都通过时空坐标换算到相位角上。简谐波使波的状态归结到相位上。

       之所以主要学简谐波，主要原因有两个：一是简谐波简单，易于掌握。二是伟大的傅里叶变换定理，非简谐的也能用一系列简谐波勾兑出来。简明普适，蔚然壮观。波的行为主要有干涉和衍射，而偏振则是横波的特性。干涉和衍射，本质上都是波的叠加。

       我们在了解了简谐波的数学描述后，继续沿主线索进行。至于刷副本，比如麦克斯韦方程组平面波，可以回头再搞。

什么是波的叠加？

       波的叠加就是波的相遇。

我们会学几种波的叠加典型情况，都是利于表达式化简的情形。同频同向（干涉）、同频法向（偏振）、同频反向（驻波）、近频同向（光拍）。异频的不咋学，但也学一些，比如傅里叶分解。

一判类型，二套公式。后续我会出一个公式结论整理合集。现在我们主要抓主线索。偏振、驻波、光拍的副本可以回头再搞。上图的这种叠加属于光的干涉。波动光学中最重要的干涉是杨氏干涉。

什么是光的干涉？

光的干涉就是特定条件下光的相遇叠加。

最著名的干涉是杨氏干涉。

什么是杨氏干涉？

杨氏干涉是托马斯·杨做的双缝干涉实验。其装置如上图所示。

我们只需记住两组公式：

明暗条纹公式（半波长的偶亮奇暗）；

傍轴近似（小角度近似有相似三角形，tanθ=θ=sinθ）

什么是类杨氏干涉？有哪些种类？

如下图所示，该图出自我之前的一个系列：速成抢救:物理光学(2)·光波的干涉(上),本来是要删的，应一些粉丝一再挽留，就留下了。

之所以叫类杨氏干涉，是因为其装置都是为了造双缝干涉。分波前干涉中主要是杨氏干涉，类杨氏干涉通常是副本，我们回头再搞。

干涉形成的条件与时空相干性？

干涉形成一共有三个基本条件，四个补充条件。三个基本条件除了上一个问题中提到的同频同向（实际上是有同向的分量），还需要时稳相位差。

我们刚了解了杨氏干涉，以其双孔发出的球面波为例（如果是双缝就是柱面波，但在侧视图上还是圆面波）：

理想的干涉在空间和时间上都是无限大的，但实际的干涉在空间和时间上总是有限的。

我们要尽可能地保证单色性（同频率性），所以在激光问世后，波动光学又被注入了强大生机

除了分波阵面法，还有一种干涉类型是分振幅干涉。分波面就是在波阵面上分割，分振幅就是把一个振荡剧烈的波分割成振幅更小的波。常见的情形是薄膜干涉。

先更这些吧，主要现在写的东西没有人看了。虽然我比以前的文笔更好了，但当年那几百个考研的同学也都不再看这些了。未完待续……