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【交流】【讨论】大家是否有兴趣讨论一下引入光程的意义?

作者 opt-comm
来源: 小木虫 2550 51 举报帖子
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光程是光学中的一个重要概念,定义为介质折射率*光走过的路程。
那么在光学中为什么要引入光程的概念,有什么好处?有什么应用?
思想拓宽点,必要时可以用数学公式加以说明。

到目前为止,关于光程的讨论已经经历了一个段落。讨论了光程的空域意义与时域意义。在讨论过程中,2楼 lpszk 一语中的地给出了光程的意义;3楼 lgh6758 进一步阐述了光程的空域意义;17楼 trrista 总结了光程与费马原理的关系等等。讨论后引起23楼 斑点猫 感叹“光程的概念是 链接 几何光学 和 波动光学 的桥梁之一啊!”。非常感谢小木虫们的贡献。
(1)光程空域上的含义:按照空间完整波的个数(决定相位延迟),将光在介质中走过的路程折算到真空中。相位差=(2*pi/lamdan)*L=(2*pi/lamda)*nL 。因此得出:计算光程差等价于计算相位差。在波动光学计算干涉、衍射、偏振光干涉等问题,都要计算光程差。因此光程是贯穿波动光学的一条主线。
(2)光程时域上的含义:按照时间相等的原则,将光在介质中走过的路程折算到真空当中。折算规则:由 t1=L1/v1=(n1*L1)/c=t2=L2/v2=(n2*L2)/c(14楼)。随后列举了在普通物理教材中迈克尔逊-莫雷实验计算光程差过程中,就是利用计算时间差获得的。另外,将光程的时域概念与费马原理联系起来,可以用来计算弯曲光线的所用的时间。
(3)楼主随即发起自聚焦多模光纤模式色散的讨论,计算出了近轴近似下的光线表达式,给出了几种光线的特例(第4页)。

现在正在继续讨论,希望踊跃参加!

[ Last edited by zt970831 on 2010-4-24 at 09:29 ]

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  • 精华评论
  • opt-comm

    光程空域上的含义:按照空间完整波的个数(决定相位延迟),将路程这算到真空中。
    由于波动的传播因子为exp[i(wt-kz)],这样对称。后一项显然可以在空域中引入光程。
    那么,在时域如何引入光程?其时域物理含义是什么?

  • gaoky2008

    引用回帖:
    Originally posted by opt-comm at 2010-1-8 06:43:
    光程空域上的含义:按照空间完整波的个数(决定相位延迟),将路程这算到真空中。
    由于波动的传播因子为exp[i(wt-kz)],这样对称。后一项显然可以在空域中引入光程。
    那么,在时域如何引入光程?其时域物理含义 ...

    既然有了exp[i(wt-kz)] 指数上kz项算的是光在空间传播造成的相位延迟 而wt项计的就是光的电场或磁场振动一段时间后的相位延迟 这两者写在这里已经很对称了啊 没必要还引入一个毫无意义的所谓时域的光程吧

  • jshine

    光是一种波动,存在时间周期性和空间周期性两个特点,光程目的就是分析光波的空间周期性方便,因为在不同介质中空间周期性是不同的。

  • opt-comm

    引用回帖:
    Originally posted by gaoky2008 at 2010-1-8 13:39:



    既然有了exp[i(wt-kz)] 指数上kz项算的是光在空间传播造成的相位延迟 而wt项计的就是光的电场或磁场振动一段时间后的相位延迟 这两者写在这里已经很对称了啊 没必要还引入一个毫无意义的所谓时域的光程吧?

    这样说太武断了吧!能静下心再想一想吗?本人不是无的放矢的。

  • opt-comm

    引用回帖:
    Originally posted by e102840 at 2010-1-7 19:03:


    等相面就是相位相等的面啊

    这个帖子应上面的帖子,评价的非常恰当。建议斑竹给加点分。

  • opt-comm

    试想一下:
    人眼看东西,物点到视网膜所有光线是否同时到达视网膜?这些光线光程是否相等?

  • opt-comm

    假如光波分别通过两种介质,折射率分别为n1与n2,走过的时间t1与t2相等,但是光所走的路程L1与L2不等。
    由 t1=L1/v1=(n1*L1)/c=t2=L2/v2=(n2*L2)/c
    显然只要光在两个介质中走过的时间相等,折合到真空中的路程,即光程就相等。这就是光程时域上的含义,比较时间就等价于比较光程。
    费马原理,从A点到B点之间,只有时间为平稳值的光线是真实光线;等价地说只有A到B光程是平稳值的光线是真实光线。这也是光程时域上的应用。

  • opt-comm

    想一想有关相对论书中,在推导相位差以求干涉条纹移动时,都是先求时间差,实际上就等价于求光程差。

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