物理光学基础知识
物理光学知识点总结
电磁波模型
• 1.空间周期性、时间周期性 • 2.定态光波 • 3.相位、振幅、相速度、电矢矢量量（光矢矢量量）、波矢矢、波
面面、波前、波前函数（波函数）、光程差与相位差、 复振幅、光通量量、光强 • 4.波前函数的表达式：余弦式、复振幅式 • 不不同表达式对于相位超前或滞后的描述不不同 • 5.平面面波、球面面波 • 6.傍轴条件、远场条件 • 7.光的偏振态：5种
• 1.根据波列列传播的路路径求出光程，可得到波前（即接收屏 幕）上的波前函数的相位
• 2.根据光程差确定干干涉相⻓长或干干涉相消的条件，这一一方方法 适用用于光源位置确定的情况
• 3.根据相位差确定干干涉相⻓长或干干涉相消的条件，这一一方方法 适用用于平面面波的情况
• 4.对于有反射的情形，要考虑是否存在半波损失 • 5.针对具体的干干涉装置，有不不同的相位差或光程差表达式
叠加原理理的基本物理理结果
• 1.两列列定态相干干光波的叠加
∫ •
I=1 τ
τ 0
A2dt
=
A12
2.相干干叠加的干干涉项
+
A22 + 2 A1A2 cos Δϕ
2A1 A2 cos Δϕ
• 3.非非相干干叠加
• 正交电矢矢量量的叠加
• 两列列不不同频率单色色光的叠加：光学拍
• 非非单色色光的叠加：波包，群速度
近轴条件下成像的基本关系
• 1.符号约定 • 2.物距、像距、焦距、焦平面面、光焦度 • 3.单个ns折ʹʹ +射ns =球nʹ面r−面n的= Φ物象关sfʹʹ 系+ sf（= 1高高斯公式） • 4.薄透镜的sf物ʹʹ + 象sf =关1 系（xx高ʹ 高=斯ffyʹ公ʹ 式ns、ʹ 牛牛顿公式yʹ） sʹ • 5.横向放大大率 折射面面、透镜 y = − nʹs 反射镜 y = − s • 6.共轭光线：同一一条物方方像方方光线
高考物理光学基础知识清单
高考物理光学基础知识清单在高考物理中，光学作为一个重要的考点，其基础知识掌握对考生来说至关重要。
为了帮助同学们全面复习光学基础知识，下面列出了一份清单，供大家参考。
1. 光的传播路径光的传播路径可以通过光线追迹来描述。
光一般呈直线传播，但遇到界面时会发生反射、折射、吸收等现象。
2. 光的反射定律光线从一个介质射入另一个介质时，入射角等于反射角。
即入射角i等于反射角r，符合i = r。
3. 光的折射定律光线从一个介质射入另一个介质时，入射角i和折射角t之间存在一定关系，即n1sin(i) = n2sin(t)，其中n1和n2分别表示两个介质的折射率。
4. 光的色散光在经过透明介质时，由于不同波长的光在介质中传播速度不同，会发生色散现象。
最典型的例子就是光经过三棱镜后分解成七种颜色。
5. 凸透镜和凹透镜凸透镜是中间厚边薄的透镜，其可以使光线会聚，成像方式和位置可以通过薄透镜成像公式确定。
凹透镜则相反，会使光线发散。
6. 光的干涉和衍射光的干涉是指两个或多个光波相遇并叠加的现象，干涉可以分为构造性干涉和破坏性干涉。
光的衍射是指光通过一个障碍物或经过狭缝后发生弯曲现象。
7. 光的偏振光的偏振是指振动方向固定的光，可以通过偏振片来进行筛选和过滤。
常见的偏振现象有偏振光与偏振片的相互关系，以及偏振光射入介质后的偏振状态改变等。
8. 光的衍射光栅光栅是一种光学元件，常用于分光仪等实验中。
光栅的衍射现象可以通过光栅公式来计算，其中包含了级数和衍射角的关系。
9. 光的全反射和光导纤维光在折射率较大的介质中从大角度射入折射率较小的介质时，会发生全反射现象。
光导纤维利用了光在光导芯和包层之间的全反射来实现信号的传输。
10. 光的波动性和粒子性根据光的波粒二象性理论，光既可以看作波动也可以看作粒子。
这种二象性特点可以解释光的干涉、衍射等现象，也可以通过光电效应等实验证明。
以上是高考物理光学基础知识的清单，相信对同学们的复习会有所帮助。
物理光学知识归纳总结
物理光学知识归纳总结一、光的本质与传播光的实质是电磁波，它是由电场和磁场相互垂直并向垂直传播的电磁波所组成。
光的传播具有直线传播、波动传播和光线传播三种形式。
二、光的反射与折射1. 光的反射：当光线从一种介质射向另一种介质时，遇到分界面时会发生反射。
根据入射角与法线的夹角关系，可以得到反射角与入射角相等的经验规律。
2. 光的折射：当光线从一种介质射向另一种介质时，遇到分界面时会发生折射。
根据斯涅尔定律，可以得到入射角、折射角及两种介质的折射率之间的关系。
三、光的干涉与衍射1. 光的干涉：当两束或多束光线同时作用于同一位置时，会产生干涉现象。
根据干涉现象可以推导出叠加原理和干涉条纹的产生。
2. 光的衍射：当光通过一个小孔或者通过障碍物的边缘时，会出现衍射现象。
衍射现象可以解释光的直线传播的限制性和光的波动性。
四、光的偏振与旋光现象1. 光的偏振：光的振动方向，可以沿任意方向存在的非偏振光，也可以沿一个特定方向振动的偏振光。
偏振光可以通过偏光片进行选择性透过或者阻挡。
2. 光的旋光现象：某些物质具有旋光性质，当光通过旋光物质时，光的振动方向会发生旋转。
五、光的色散与光的色彩1. 光的色散：光线在不同介质中传播时，不同频率的光会有不同的折射率，从而导致光的色散现象。
2. 光的色彩：光的色彩由不同波长的光组成，根据太阳光的色散现象，可以得到光的色彩顺序为红橙黄绿蓝靛紫。
六、光的成像与光学仪器1. 光的成像：光通过凸透镜或者凹透镜时，可以形成实像或者虚像。
根据薄透镜成像公式可以计算出物距、像距和透镜焦距之间的关系。
2. 光学仪器：利用光的传播、折射和成像原理，可以制造出各种光学仪器，如显微镜、望远镜、投影仪等。
七、光的衍射光栅与光的激光1. 光的衍射光栅：光通过光栅时，会出现衍射现象。
光栅是由很多平行的有规律的线条或者孔洞组成的光学元件，可以分散多种频率的光，并形成光的衍射光谱。
2. 光的激光：激光是一种具有高度相干性和单一频率的光。
初中物理光学知识点
初中物理光学知识点一、光的基础知识1. 光的来源：自然光源（太阳、萤火虫）和人造光源（灯泡、荧光灯）。
2. 光的传播：光在均匀介质中沿直线传播，例如激光束在空气中的直线传播。
3. 光速：在真空中，光速约为每秒299,792,458米，是宇宙中最快的速度。
二、光的反射1. 反射定律：入射光线、反射光线和法线都在同一平面内，且入射角等于反射角。
2. 平面镜成像：平面镜能形成正立、等大的虚像。
3. 镜面反射与漫反射：镜面反射指光线在光滑表面上反射，而漫反射指光线在粗糙表面上向各个方向散射。
三、光的折射1. 折射现象：光线从一种介质进入另一种介质时，其传播方向会发生改变。
2. 折射定律：入射光线、折射光线和法线都在同一平面内，且入射角和折射角的正弦值之比为常数（介质的折射率）。
3. 透镜成像：凸透镜能形成实像或虚像，凹透镜只能形成缩小的或放大的虚像。
四、光的色散1. 色散原理：不同颜色的光在通过介质时，由于折射率不同，传播速度不同，导致光线分离成不同颜色的现象。
2. 光谱：通过棱镜可以将白光分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光谱。
3. 物体的颜色：物体的颜色由其反射或透过的光的颜色决定。
五、光的干涉和衍射1. 干涉现象：两个或多个相干光波相遇时，光强的增强或减弱现象。
2. 双缝干涉：通过两个相距很近的狭缝的光波相遇时，会在屏幕上形成明暗相间的干涉条纹。
3. 衍射现象：光波通过狭缝或绕过障碍物时发生的方向改变现象。
六、光的偏振1. 偏振光：只在一个方向上振动的光波称为偏振光。
2. 偏振片：只允许特定方向振动的光通过的光学元件。
3. 马吕斯定律：描述偏振光通过两个偏振片后光强变化的定律。
七、光的应用1. 光纤通信：利用光的全反射原理传输信息。
2. 激光技术：利用激光的高亮度、高单色性和高方向性的特点，在医疗、工业和科研等领域有广泛应用。
3. 光学仪器：如显微镜、望远镜等，利用光学原理放大或观察微小或远距离的物体。
光学体系知识点梳理总结
光学体系知识点梳理总结一、光学基础知识1. 光的本质光是电磁波的一种，是一种由电场和磁场交替而成的波动现象。
光是由光源发出，经过介质传播，最终影响我们的视觉系统。
2. 光的特性（1）波动特性：光具有波动性，可以表现为干涉、衍射、偏振等现象。
（2）微粒特性：光也具有微粒性，可以用光子模型解释光电效应、康普顿效应等现象。
3. 光的传播（1）直线传播：在均匀介质中，光沿着直线传播，遵循光的直线传播定律。
（2）折射现象：当光线从一种介质进入另一种介质时，会发生折射现象，遵循折射定律。
（3）反射现象：当光线从介质表面反射时，遵循反射定律。
4. 光的颜色白光是由所有可见光波长组成的，当光通过色散介质时，不同波长的光会按不同程度发生偏折，从而产生色散现象。
5. 光学仪器（1）凸透镜：透镜是一种光学元件，可以将平行入射的光线聚焦或发散。
（2）凹透镜：凹透镜同样可以将平行入射的光线聚焦或发散，与凸透镜形成对称。
（3）棱镜：通过对光的折射和衍射，可以实现光的分光和复合。
二、光学成像1. 成像原理成像是光学系统中非常重要的一部分，成像原理是指当物体放在一定位置时，通过透镜、镜面等光学元件可以在另一位置产生与实物相似的像。
2. 透镜成像透镜成像是指通过透镜实现对物体的成像，分为凸透镜和凹透镜成像。
3. 成像公式成像公式是描述透镜成像的数学关系式，可以根据物距、像距、焦距等参数计算成像的位置和大小。
4. 像的性质像的性质包括实像与虚像、正像与负像、放大与缩小等，是成像过程中需要了解的重要内容。
5. 透镜组成像透镜组成像是指通过不同透镜的组合实现对物体的成像，常见的透镜组包括双凸透镜组、凹凸透镜组等。
6. 成像畸变（1）球差：由于透镜的非理想性，会出现球差现象，导致成像的模糊和色差。
（2）色差：不同波长的光经过透镜时折射角度不同，会导致色差现象，影响成像的清晰度。
三、光学仪器1. 望远镜望远镜是一种基于透镜或镜面的光学仪器，可以放大远处物体的像，包括折射望远镜和反射望远镜。
物理光学知识点总结
物理光学知识点总结1. 光的基本概念- 光是一种电磁波，具有波动性和粒子性（光子）。
- 可见光谱是人眼能够感知的光的范围，大约在380纳米至750纳米之间。
2. 光的传播- 光在均匀介质中沿直线传播。
- 光速在不同介质中不同，真空中的光速约为299,792,458米/秒。
- 光的传播遵循光的折射定律和反射定律。
3. 反射定律- 入射光线、反射光线和法线都在同一平面内。
- 入射角等于反射角，即θi = θr。
4. 折射定律（Snell定律）- n1 * sin(θ1) = n2 * sin(θ2)，其中n1和n2是两种介质的折射率，θ1和θ2分别是入射角和折射角。
5. 光的干涉- 干涉是两个或多个光波相遇时，光强增强或减弱的现象。
- 干涉条件是两束光的频率相同，且相位差恒定。
- 常见的干涉现象有双缝干涉和薄膜干涉。
6. 光的衍射- 衍射是光波遇到障碍物或通过狭缝时发生弯曲和展开的现象。
- 单缝衍射、圆孔衍射和光栅衍射是常见的衍射现象。
7. 光的偏振- 偏振光是电磁波振动方向受到限制的光。
- 线性偏振、圆偏振和椭圆偏振是偏振光的三种类型。
- 偏振片可以用来控制光的偏振状态。
8. 光的散射- 散射是光在传播过程中遇到粒子时发生方向改变的现象。
- 散射的强度与粒子大小、光波长和入射光强度有关。
- 常见的散射现象有大气散射，导致天空呈现蓝色。
9. 光的颜色和色散- 颜色是光的另一种表现形式，与光的波长有关。
- 色散是光通过介质时不同波长的光因折射率不同而分离的现象。
- 棱镜可以将白光分解成不同颜色的光谱。
10. 光的量子性- 光电效应表明光具有粒子性，光子的能量与其频率成正比。
- 波恩提出的波函数描述了光子的概率分布。
- 量子光学是研究光的量子性质的学科。
11. 光的相干性和光源- 相干光具有固定的相位关系，激光是一种高度相干的光源。
- 光源可以是自然的，如太阳，也可以是人造的，如激光器和灯泡。
12. 光学仪器- 望远镜、显微镜、光纤和光学传感器都是利用光学原理工作的仪器。
初中物理光学知识点总结
初中物理光学知识点总结一、光的基础知识1. 光的传播- 光在同种均匀介质中沿直线传播。
- 光速在真空中约为3×10^8 m/s，在其他介质中速度会减小。
2. 光的反射- 反射定律：入射光线、反射光线和法线在同一平面内，且入射角等于反射角。
- 镜面反射：光滑表面反射光线规律性强，反射光线与入射光线平行。
- 漫反射：粗糙表面反射光线规律性弱，反射光线向各个方向散射。
3. 光的折射- 折射现象：光线从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变。
- 折射定律：斯涅尔定律，n1sinθ1 = n2sinθ2，其中n1和n2分别为两种介质的折射率，θ1和θ2分别为入射角和折射角。
- 折射率：表示光在介质中传播速度相对于真空中速度的比值。
4. 光的颜色- 可见光是电磁波谱中的一部分，波长大约在380 nm到750 nm之间。
- 颜色由光的波长决定，不同波长的光对应不同的颜色。
- 光谱：通过棱镜可以将白光分解为不同颜色的光，形成彩虹般的光谱。
二、透镜及其成像1. 透镜的类型- 凸透镜：两侧向外凸起，能使平行光线汇聚于一点。
- 凹透镜：两侧向内凹陷，能使平行光线发散。
2. 透镜成像规律- 凸透镜成像：- 当物体位于焦点之内，成正立、放大的虚像。
- 当物体位于焦点之外，成倒立、缩小的实像。
- 凹透镜成像：- 成正立、缩小的虚像。
3. 透镜的光学参数- 焦距：透镜中心到焦点的距离。
- 视距：透镜中心到成像位置的距离。
- 放大倍数：成像与物体大小的比值。
三、光的干涉和衍射1. 光的干涉- 干涉现象：两束或多束相干光波相遇时，光强增强或减弱的现象。
- 干涉条件：两束光波的频率相同，相位差恒定。
2. 光的衍射- 衍射现象：光波遇到障碍物或通过狭缝时，传播方向发生偏离直线的现象。
- 单缝衍射：光波通过一个狭缝时产生的衍射图样。
四、光的偏振1. 偏振光- 偏振光是振动方向受到限制的光波。
- 通过偏振片可以获得只在一个方向上振动的线偏振光。
物理光学基础知识
物理光学基础知识光学是研究光的传播、干涉、衍射、偏振、吸收和发射等现象的学科。
它是物理学的重要分支之一，涉及光的性质和行为，对于人类的科学研究和生产生活具有重要作用。
本文将介绍物理光学的基础知识，包括光的特性、光的传播以及光的干涉、衍射、偏振等现象。
一、光的特性光既具有波动性，也具有粒子性。
在光的波动性方面，光是一种电磁波，具有波长、频率和振幅等特征。
其中，波长决定了光的颜色，频率与能量相关。
在粒子性方面，光的粒子被称为光子，能量量子化为hv，其中h为普朗克常数。
二、光的传播光的传播可以用光的直线传播和光的反射、折射来解释。
在真空中，光沿直线传播；当光遇到介质时，会发生反射和折射现象。
反射是指光从介质表面弹回，保持传播方向不变；折射是指光从一种介质传播到另一种介质时，传播方向发生改变。
三、光的干涉光的干涉是指两束或多束光波叠加产生的干涉现象。
干涉又可分为相长干涉和相消干涉。
相长干涉是指两个波峰或两个波谷相遇，叠加后振幅增强；相消干涉是指波峰和波谷相遇，叠加后振幅减弱或相互抵消。
干涉现象是由于光的波动性导致的，它可以应用于干涉仪、光栅等领域。
四、光的衍射光的衍射是指光波通过障碍物或绕过物体时发生弯曲或扩散的现象。
与干涉不同，衍射是光波本身传播的特性。
衍射现象广泛应用于各种仪器设备和材料表征等领域，如显微镜、望远镜、声纳等。
五、光的偏振光的偏振是指光的振动方向沿某一直线的特性。
普通光是无规则的偏振光，偏振光是指光的振动方向固定的光。
偏振光在实际应用中有着重要的作用，如偏振镜、液晶显示等。
以上是物理光学基础知识的简要介绍。
光学作为研究光的性质和行为的学科，对于人类的科学研究和生产生活具有重要作用。
深入理解和掌握光学的基础知识，有助于推动科学技术的进步，并为实际应用提供基础支撑。
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p
r
n s
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相位差
若两波源发出相同的频率（1 = 2），相同初相位
（10 20）的两列波，到达P点处两个光程之差（n2r2
- n1r1）叫做光程差，表示为，由光程差带来的相位差
为：
2 ( r2 2r1 )12 0(n2r2
n1r1)
2 0
p
r1
r2
n1
n2
S1
S2
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（二）费马原理
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（三）惠更斯原理
在光波传播时，某一时刻波前上的每一点都可以看作产 生球面次级子波的波源，经过一段时间的新波前就是这 些次级子波的包络面.如图为球面波传播与平面波传播.
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（四）光波的描述 主要参数
光是电磁波，在空间传播的是相互垂直的电场强度E矢 量（电矢量）和磁场强度H矢量 .引起视觉作用和感光 作用的主要是电矢量E，因而把E矢量称为光矢量，把E 振动称为光振动.
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（三）光的反射、半波损失、光的折射
光的折射： 当光从一种介质入射到另一种介质表面时，不仅会发生
反射，还可能进入第二种介质，传播方向会改变（称为 折射），入射光线和折射光线与界面法线间的夹角称入 射角和折射角，折射时满足折射定律。
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（三）光的反射、半波损失、光的折射
折射定律：
折射光线在入射面内；入射角
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（四）光波的描述 主要参数
光波场的表示：
讨论最简单的平面简谐光波。它在空间传播形成光波场 的运动学描述为
E
A c os (t
o
2r )
2n
为S波源出所发出波的圆频率。与光频率n 关系
0为初相位。波长和频率，周期T 之间满足
n u
uT
T 2 / 1/n
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（四）光波的描述 主要参数
折射率小的光疏介质时，反射光没有半波损失。
n1 n1 n2 n2
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（三）光的反射、半波损失、光的折射
当光从折射率小的光疏介质，正入射（入射角i0）或 掠入射（入射角I 90o ）于折射率大的光密介质时，则 反射光有半波损失。
n1
n1 n2
n2
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（四）全反射 光纤
全反射：
定义：当光从一个折射率大的光密介质介质n1入射到折 射率小的光疏介质n2时，比如从水到空气。当光线以临 界角θc入射时，即入射角θi＝θc 时，此时只有反射光，
光速： u为光波在介质中传播的速度
u 1 1
or or
r为介质的相对介电常数；r为相对磁导率
介质中的光速为 u c 1
n
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（四）光波的描述 主要参数
折射率： n为折射率，等于光在真空中的速度c与媒质中的相速u
之比 n c
u
折射率与介质的电磁性质密切相关，根据光的电磁理论，
十五章 光学基础知识 关键：熟练掌握光程差以及相位差
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15.1 光学的发展历程和学科分支
（一）光学的发展历史 牛顿 —光的光的微粒流理论 惠更斯 —光的波动理论 麦克斯韦 —光的电磁理论 20世纪初—光的波粒二象性
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（二）光学的学科分支
几何光学：以光的直线传播为基础，研究光在透明介质中的折射、反射和 传播规律，它得出的结果通常总是波动光学在某些条件下的近似或极限
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15.2 光源 光的基本性质
（一）光源 定义：产生光波的波源称为光源 发光机制
普通光源：自发辐射 激光：受激辐射
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（二）光的特性 波前与光线
光是电磁波，有波的特性，但同时光又具有粒子特性 波前：光波从光源传出去，离光源愈來愈远，它的最前
缘就为波前 .波前是波在任一时刻相位相同的点连成的 轨迹 光线：人们常以垂直于波前、且指向光传播方向的直线 称为光线．
为一常量，即
sin 1 sin 2
n21
1和折射角
u2
u1
2
的正弦之比
n21 称为第二介质对第一介质的相对折射率，它也等于 光在两介质中的相速之比，即 n21 n2 / n1
对界面两侧的介质，折射率较大的称光密介质，折射率 较小的称为光疏介质。折射定律也可写成如下形式
n1 sin1 n2 sin2
波动光学：以光的波动性为基础，研究光的干涉、光的衍射、光的偏振等 波动性质，也称为波动光学．其基础就是经典电动力学的麦克斯韦方程组
量子光学：以光的量子性为基础，深入到微观世界，研究光和物质的相互 作用规律．其基础主要是量子力学和量子电动力学．波动光学和量子光学 也统称为物理光学．
现代光学：随着光的量子性的发现和激光的发明，而产生的新兴领域．包 括非线性光学、信息光学、纤维光学、统计光学、付里叶光学、激光光学 等等．
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（三）光的反射、半波损失、光的折射
半波损失： 定义：在介质分界面处，反射光和入射光的振动方向相
反，也就是说反射光与入射光相比，其振动相位发生了 的突变，相当于反射光在反射时增加（或减少）了半 个波长的光程，称为半波损失。
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（三）光的反射、半波损失、光的折射
半波损失： 当光从折射率大的光密介质，正入射（入射角I 0）于
费马原理：光在任意介质中从一点传播到另一点时，沿 所需时间最短的路径传播。
后人推广为：光在介质中传播的实际路径是使所需时间 为极值(极小值、极大值或稳定值)的路径。
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（三）光的反射、半波损失、光的折射
光的反射： 反射定律：反射光线在入射面内，反射角 等于入射
角 。1入射光线与界面在入时点的法线所构成的平面称 为入射面。 1与1 分别为入射光线和反射光线与法线所夹的角即入 射角和反射角。
Sdt
0
T0
因为 远大于周期T，所以可以用一个周期内的平均值
来求 I
I 1 uA2 1 A2
2
2
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15.3 光的传播
（一）光程和相位差
光程：如图所示，光在折射率为的介质中从波源S传到
P点传播的距离（路程）r折算成在真空中传播的长度，
称为光程
光程 nr c r ct u
相位落后的量 ： =2r/=2rn/0
可知
c 1
u
1
o o
or or
所以可得 n r r
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（四）光波的描述 主要参数
光强：
把能流密度S矢量应用于平面简谐光波
S uw uE2 uA2 cos2 (t o 2r )
实际上测量到的是S在测量时间间隔内的平均值，称它
为平均能流密度或光强 I
I 1
Sdt 1
T