Физикалық оптика: Интерференция, дифракция және поляризация құбылыстары
Physical optics
Физикалық оптика: интерференция, дифракция, поляризация сияқты толқындық құбылыстарды зерттейді. Геометриялық оптикадан айырмашылығы, нақтырақ теория ұсынады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
Оптиканың саласы
Branch of optics
Физикада физикалық оптика немесе толқындық оптика – геометриялық оптиканың сәулелік жуықтауы қолданылмайтын интерференция, дифракция, поляризация және басқа да құбылыстарды зерттейтін оптиканың бір саласы. Бұл қолданыс көбінесе когеренттік теорияның тармағында зерттелетін оптикалық байланыстағы кванттық шу сияқты эффектілерді қамтымайды.
In physics, physical optics, or wave optics, is the branch of optics that studies interference, diffraction, polarization, and other phenomena for which the ray approximation of geometric optics is not valid. This usage tends not to include effects such as quantum noise in optical communication, which is studied in the sub branch of coherence theory.
Принцип
Физикалық оптика – оптикада, электротехникада және қолданбалы физикада жиі қолданылатын жуықтаудың атауы. Бұл жағдайда, бұл толқындық эффектілерді ескермейтін геометриялық оптика мен нақты теориясы бар толық толқын электромагнетизмі арасындағы орташа әдіс. "Физикалық" дегені – бұл геометриялық немесе сәулелік оптикадан гөрі физикалық, бірақ бұл нақты физикалық теория емес. Бұл жуықтау сәулелік оптиканы қолданып, беттегі өрісті бағалаудан және содан кейін осы өрісті бет бойынша интегралдау арқылы берілген немесе шашыраған өрісті есептеуден тұрады. Бұл Борон жуықтауына ұқсас, себебі мәселенің егжей-тегжейі бұзылыс ретінде қарастырылады. Оптикада бұл дифракция эффектілерін бағалаудың стандартты тәсілі. Радиода бұл жуықтау оптикалық эффектілерге ұқсас кейбір эффектілерді бағалау үшін қолданылады. Ол бірнеше интерференциялық, дифракциялық және поляризациялық эффектілерді модельдейді, бірақ дифракцияның поляризацияға тәуелділігін емес. Бұл жоғары жиілікті жуықтау болғандықтан, оптикада радиоға қарағанда көбінесе дәлірек болады. Оптикада бұл әдетте сәулелік бағаланған өрісті линза, айна немесе апертура арқылы интегралдау арқылы берілген немесе шашыраған өрісті есептеуден тұрады. Радарлық шашыратуда бұл, әдетте, шашыратушының алдыңғы жағындағы әрбір нүктедегі, яғни геометриялық түрде жарықтандырылған бөлігіндегі токқа ұқсас материалдың жанама жазықтығындағы токты қабылдауды білдіреді. Көлеңкелі бөліктердегі токқа нөл мәні беріледі. Жуықталған шашыраған өріс осы жуықталған токтар бойынша интеграл арқылы алынады. Бұл үлкен, тегіс дөңгелек пішінді денелерге және жоғалтушы (аз шағылыстыратын) беттерге пайдалы. Сәулелік оптикалық өріс немесе ток, егер дифракция және беттік толқын есептеулерімен толықтырылмаса, әдетте шеттерге және көлеңке шекараларына жақын дәл болмайды. Физикалық оптиканың стандартты теориясында шашыраған өрістерді бағалауда кейбір кемшіліктер бар, бұл специкулярлық бағыттан алшақтағанда дәлдіктің төмендеуіне әкеледі. 2004 жылы ұсынылған жетілдірілген теория өткізгіш шашыратушылар арқылы толқын дифракциясына қатысты мәселелерге нақты шешімдер береді.
Physical optics is also the name of an approximation commonly used in optics, electrical engineering and applied physics. In this context, it is an intermediate method between geometric optics, which ignores wave effects, and full wave electromagnetism, which is a precise theory. The word "physical" means that it is more physical than geometric or ray optics and not that it is an exact physical theory. This approximation consists of using ray optics to estimate the field on a surface and then integrating that field over the surface to calculate the transmitted or scattered field. This resembles the Born approximation, in that the details of the problem are treated as a perturbation. In optics, it is a standard way of estimating diffraction effects. In radio, this approximation is used to estimate some effects that resemble optical effects. It models several interference, diffraction and polarization effects but not the dependence of diffraction on polarization. Since this is a high frequency approximation, it is often more accurate in optics than for radio. In optics, it typically consists of integrating ray estimated field over a lens, mirror or aperture to calculate the transmitted or scattered field. In radar scattering it usually means taking the current that would be found on a tangent plane of similar material as the current at each point on the front, i. e. the geometrically illuminated part, of a scatterer. Current on the shadowed parts is taken as zero. The approximate scattered field is then obtained by an integral over these approximate currents. This is useful for bodies with large smooth convex shapes and for lossy (low reflection) surfaces. The ray optics field or current is generally not accurate near edges or shadow boundaries, unless supplemented by diffraction and creeping wave calculations. The standard theory of physical optics has some defects in the evaluation of scattered fields, leading to decreased accuracy away from the specular direction. An improved theory introduced in 2004 gives exact solutions to problems involving wave diffraction by conducting scatterers.