Волновая оптика

Физическая оптика используется для объяснения таких эффектов, как дифракция

В физике физическая оптика или волновая оптика - это отрасль оптики, которая изучает интерференцию, дифракцию, поляризацию и другие явления, для которых представление света в виде лучей геометрической оптики недопустимо. Такое использование, однако, не включает такие эффекты, как квантовый шум в оптической связи, что изучается в подразделе теории когерентности .

Приближение физической оптики

Физическая оптика также обладает приближениями, обычно используемыми в оптике, электротехнике и прикладной физике. В этом контексте это промежуточное приближение между геометрической оптикой, которая игнорирует волновые эффекты, и электромагнетитной теорией, которая является точной. Слово «физический» означает, что она более физическая, чем геометрическая или лучевая оптика, а не то, что это точная физическая теория.

Это приближение состоит в использовании лучевой оптики для оценки поля на поверхности и последующим интегрированием этого поля по поверхности для расчёта прошедшего или рассеянного поля. Это напоминает борновское приближение, в котором детали проблемы рассматриваются как возмущение. В оптике это стандартный способ оценки дифракционных эффектов. В радиофизике это приближение используется для оценки аналогичных оптическим эффектов. приближение физической оптики моделирует несколько интерференционных, дифракционных и поляризационных эффектов, но не зависимость дифракции от поляризации. Поскольку это высокочастотное приближение, оно более точно описывает оптику, чем радиофизику.

Задача физической оптики обычно состоит из интегрирования поля, полученного из геометрической оптики, над линзой, зеркалом или апертурой для расчета прошедшего или рассеянного света.

При радиолокационном рассеянии это обычно означает нахождение приближённого тока, который был бы обнаружен на касательной плоскости в геометрически освещенной части поверхности рассеивателя. Ток на затенённых участках принимается за ноль. Рассеянное поле затем получается посредством интегрирования по этим приближенным токам. Это полезно для тел с большими гладкими выпуклыми формами и для поверхностей с потерями (с низким отражением).

Поле геометрической оптики или ток обычно не точны вблизи краёв или теневых границ, если только они не дополнены расчётами дифракции и моделью ползучей волны.

Стандартная теория физической оптики имеет некоторые недостатки в оценке рассеянных полей, что приводит к снижению точности в случае отличия задачи от простого отражения. Усовершенствованная теория, введённая в 2004 году, даёт точные решения задач, связанных с дифракцией волн на проводящих рассеивателях.

Примечания

• Serway, Raymond A. Physics for Scientists and Engineers (6th ed.). — Brooks/Cole. — ISBN 0-534-40842-7. Serway, Raymond A. Physics for Scientists and Engineers (6th ed.). — Brooks/Cole. — ISBN 0-534-40842-7. Serway, Raymond A. Physics for Scientists and Engineers (6th ed.). — Brooks/Cole. — ISBN 0-534-40842-7.
• Akhmanov, A. Physical Optics. — Oxford University Press. — ISBN 0-19-851795-5. Akhmanov, A. Physical Optics. — Oxford University Press. — ISBN 0-19-851795-5. Akhmanov, A. Physical Optics. — Oxford University Press. — ISBN 0-19-851795-5.
• Hay, S.G. (August 2005). "A double-edge-diffraction Gaussian-series method for efficient physical optics analysis of dual-shaped-reflector antennas". IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 53. Bibcode:2005ITAP...53.2597H. doi:10.1109/tap.2005.851855.
• Asvestas, J. S. (February 1980). "The physical optics method in electromagnetic scattering". Journal of Mathematical Physics. 21 (2): 290—299. Bibcode:1980JMP....21..290A. doi:10.1063/1.524413.