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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 物理 » 【交流】【讨论】大家是否有兴趣讨论一下引入光程的意义？
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opt-comm

木虫 (正式写手)

[交流] 【交流】【讨论】大家是否有兴趣讨论一下引入光程的意义？

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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1楼 2010-01-07 06:47:47
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lpszk

铁杆木虫 (著名写手)
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小木虫:)(金币+2,VIP+0):3q 1-8 00:14
定义光程的主要意义是将介质中光走过的路径与真空中走过的路径作比较。
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天道酬勤
2楼2010-01-07 08:45:11
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lgh6758

金虫 (正式写手)
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小木虫:)(金币+3,VIP+0):3q 1-8 00:14
定义光程的主要意义是将介质中光走过的路径与真空中走过的路径作比较,为光的干涉作铺垫。光的相干相长还是相干相消取决两路光的相位差，相位差等于2pi 的整数倍即为相干相长；相位差等于pi 的奇数倍即为相干相消；这对应于光程差与波长的倍数关系，详细推导见光学教程。
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3楼2010-01-07 10:09:43
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e102840

木虫 (著名写手)

A Hiker
★ ★ ★
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小木虫:)(金币+2,VIP+0):3q 1-8 00:14
定义这个的目的其实就是为了方便计算光的相位
这个光的相位问题是光的干涉和衍射里面最重要的一个问题
其实你不定义这个东西也可以
只是为了便于理解而已
就想safa说的一样
跟真空相比，各种材料有什么不一样
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还未年轻，就已老去……
4楼2010-01-07 10:59:28
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GrasaVampiro

专家顾问 (职业作家)

微信XGBerlin

优秀版主
★ ★ ★
小木虫:)(金币+3,VIP+0):3q 1-8 00:14
光程 和 相位 怎么扯上关系的，不明白？
光程和等相面有关，具体的看费马定律和程函icon方程
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从此不问江湖事
5楼2010-01-07 18:41:33
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e102840

木虫 (著名写手)

A Hiker
★
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引用回帖:
Originally posted by GrasaVampiro at 2010-1-7 18:41:
光程 和 相位 怎么扯上关系的，不明白？
光程和等相面有关，具体的看费马定律和程函icon方程

等相面就是相位相等的面啊
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还未年轻，就已老去……
6楼2010-01-07 19:03:00
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opt-comm

木虫 (正式写手)
引用回帖:
Originally posted by GrasaVampiro at 2010-1-7 18:41:
光程 和 相位 怎么扯上关系的，不明白？
光程和等相面有关，具体的看费马定律和程函icon方程

相位差=(2*pi/lamdan)*L=(2*pi/lamda)*nL                    (1)
其中lamdan=lamdan/n是介质中的波长，lamda是真空中的波长。
(1)式的意思是光在介质中走过一个波长距离，相位延迟2pi，如果光在介质中走过L距离，相位延迟为2*pi的L/lamadan倍。
(1)是显然是将介质中的距离L按照相同相位延迟的标准折算到真空中的路程nL。计算相位差等价于计算光程差。就像“定义这个的目的其实就是为了方便计算光的相位”。

以上我认为这只是光程空域上的物理意义。光程在时域上也应该有物理意义。可以讨论讨论。
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7楼2010-01-07 20:00:28
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cosine

木虫 (职业作家)
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干涉、衍射、晶体中的传播.....不都需要光程差决定空间某点复振幅的大小么
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8楼2010-01-07 22:39:40
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opt-comm

木虫 (正式写手)
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？
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9楼2010-01-08 06:43:03
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gaoky2008

木虫 (著名写手)
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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？
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白天看paper,打瞌睡；晚上看paper,睡得香。
10楼2010-01-08 13:39:14
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