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lgmlgm

金虫 (正式写手)

[交流] 【求助】:光为什么可以用复数表示?

光波可以表示成: y=Acos[2π(vt-x/λ)]-----(1)
也可以表示成: y=Aexp[2πi(vt-x/λ)]-------(2)
我不明白的是:复数表示的公式里面实部同公式1一样,但还多出个虚部,那么这两个式子是一致的吗?这个虚部有什么物理意义吗?

不胜感激!
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kren

银虫 (小有名气)

★ ★ ★ ★ ★
zt970831(金币+5,VIP+0):感谢您的交流,欢迎常来物理版:)
光波可以表示成: y=Acos[2π(vt-x/λ)]-----(1)
也可以表示成: y=Aexp[2πi(vt-x/λ)]-------(2)


“在线性光学中,虚部没有意义。在非线性光学中,要写成两个共轭E指数复数的和。”

其实在线性光学中 虚部并非没有意义,主要还是看研究对象的状况
1.对于干涉衍射理论是在足够长时间平均下的相长相消理论,因而虚部(表示位相)就显得多么地重要,我们就很难仅仅用实部来描述
傅立叶光学中衍射角谱理论部分,将衍射看成是固有的低通滤波过程,即尺寸小于传输光波波长的细节将不能被光波携带到输出平面,能得出这一结论正好是利用虚部的运算而得出衰减项的
还有就是,光波入射金属表面或以全反射状态入射一般介质时,倏逝波的产生也和虚部密切相关

2.在非线性光学中,主要研究的对象是光强足够引起介质的非线性,因而突出光强是必须的,所以非线性极化矢量用(1)表示,但是为了计算方便,就用两个共轭复指数之和表示


其实两种情况可以用不同的光波的表达式,主要是由于它们都是 麦克斯韦方程组的本征函数,都满足麦氏方程,这才是根本的 。形式虽然不同,而且不同形式对处理不同问题会有很打差别,但对于特定的光波,它的物理特性只有一种,只要两种描述中,确定光波的性质的参量相同即可。
11楼2008-12-19 20:23:25
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lxd_bruce

木虫 (正式写手)

★ ★
wuli8(金币+2,VIP+0):3X!(*^__^*) 辛苦了!……
复数表示有它方便的地方。
虚部没有实际的物理意义,但加上这一项,变成复数之后,就可以利用指数的运算,这就可能大大简化了运算。
比如量子力学的一维定态解,有时候用复数的方法,可以很快从已知的指数解得到想要的结论,这就是利用了复数的指数表示。

[ Last edited by lxd_bruce on 2008-12-16 at 10:30 ]
2楼2008-12-16 10:23:37
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quantumoptics2

金虫 (小有名气)



wuli8(金币+1,VIP+0):感谢您的交流!(*^__^*) ……
写成复数方便。在线性光学中,虚部没有意义。在非线性光学中,要写成两个共轭E指数复数的和。都是为了方便!
3楼2008-12-16 10:39:33
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lgmlgm

金虫 (正式写手)

我注意到两种办法无论对于计算光波的叠加还是计算光强来说,结果都一致。不过心里一直拿不准,因为没有系统的学过光学,曾猜想,是不是实部表示电分量,虚部表示磁分量呢?

常常想着想着就晕了,呵呵

谢谢二位,帮我解除了疑惑。
4楼2008-12-16 11:18:16
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