Оптика. Уравнения Максвелла. (Лекция 1)

Световым полем называют электромагнитное поле в оптическом диапазоне частот. Оптические частоты чрезвычайно велики (порядка 1014-1015), а разность частот между границами оптического диапазона очень мала по сравнению с их величинами, поэтому принято измерять оптический диапазон в длинах волн.
1. В оптическом диапазоне выполняются законы геометрической оптики,
2. В оптическом диапазоне свет очень слабо взаимодействует с веществом.
Оптический диапазон состоит из следующих видов излучения:
рентгеновское,
ультрафиолетовое (УФ),
видимое,
инфракрасное (ИК).
Если во времена Ньютона в оптический диапазон входило только видимое излучение, то с техническим прогрессом диапазон существенно расширился, причем рентгеновское излучение включено в оптический диапазон совсем недавно – примерно 20 лет назад.
Введение

Уравнения Максвелла
Уравнения Максвелла явились итогом интенсивных исследований электричества, магнетизма и световых явлений, проводимых в первой половине XIX века. В то время, когда стало ясно, что свет и электромагнитное поле – это одно и то же, появился и универсальный математический аппарат, связывающий между собой функции изменения во времени и пространстве электрического и магнитного полей. Электромагнитное поле по своей природе векторное, то есть все его изменения, происходящие во времени, имеют определенную ориентацию в пространстве. Основными величинами, определяющими электромагнитное поле, являются
вектор электрической напряженности поля и вектор магнитной напряженности поля .
Эти векторы являются функциями времени и координат в пространстве, описываемых радиус-вектором :
вектор электрической напряженности поля
вектор магнитной напряженности поля
вектор электрической индукции
вектор магнитной индукции
объемная плотность заряда
поверхностная плотность тока
электрическая и магнитная проницаемость

Уравнения Максвелла
материальные уравнения
уравнения Максвелла
Для вакуума из уравнений Максвелла можно получить следующее важное соотношение:
с –скорость света в вакууме, ε0 и μ0 - электрическая и магнитная
постоянные в вакууме
уравнения Максвелла
в классических обозначениях
уравнения Максвелла в вакууме

Уравнения Максвелла
Взаимное расположение векторов электрической E
и магнитной напряженности H и направления распространения света S
Электрическая проницаемость для разных сред может принимать различные значения,
а магнитная проницаемость для оптических частот во всех средах практически не
отличается отμ0. Для линейных сред ε и μ не зависят от E и H, то есть электрическая и
магнитная постоянные линейной среды не зависят от интенсивности света.