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标量波和矢量波

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提出四个基本名词:1,标量波;2,矢量波;3,标量波方法;4,矢量波方法。 以光波来举例(为了简要说明,约定该光波为平面波,光波的能量方向为z轴。坐标系为传统的xyz坐标系)。

光波的波动方程,含有振幅(常用电场矢量来表示)和相位。 上述四个名词,都是通过光波的振幅来定义的。

显然,通性的描述一个光波,由于振幅是矢量,显然是矢量波。分析这个光波在波导中运动的特性,我们也称之为矢量波方法。

有时,比如说(线偏振光),振幅这个矢量只有一个方向(x或者y轴)上的分量,于是我们就可以用标量来简化描述振幅,称此时的光波为标量波。

又有时,虽然振幅是矢量,但是可以将振幅分解成在相互正交上的两个矢量的叠加(x轴和y轴),则此时就可以用两个标量波表示原来的矢量波。 综上所述,可以对标量波和矢量波做总结如下:

所有的光波,都是矢量波。所有的矢量波,都可以分解成不同方向上的标量波的叠加。 引入矢量波和标量波的概念,是为了更好的说明标量波方法和矢量波方法。 在实际的处理光波时,我们考虑的是光波的运动,是光波的振幅的变化。

如果由于波导的作用,光波的某个方向上的标量波动方程,在运动过程中不会与其他方向上的光波发生联系,那么我们可以单独的研究这个方向上的光波的运动情况,可以在整个波导范围内,一直用标量波来表示这个运动的光波,这样的研究方法,也叫做标量波方法。

所以,标量波方法是矢量波方法在特殊情况下的简化。在很多时候,我们无法运用标量波方法,便使用矢量波方法。

在光子晶体这种波导中,分析光的运动,人们采用过标量波方法,认为两种偏振可以分开处理,导致在很多情况下,理论结果和实验结果差别很大,所以,在光子晶体的这种拨到中,很多情况下,两种偏振是不可以分开处理的,它们是有着联系的。所以,后来人们采用矢量波方法,取得了很好的分析结果。

标量波和矢量波

提出四个基本名词:1,标量波;2,矢量波;3,标量波方法;4,矢量波方法。以光波来举例(为了简要说明,约定该光波为平面波,光波的能量方向为z轴。坐标系为传统的xyz坐标系)。光波的波动方程,含有振幅(常用电场矢量来表示)和相位。上述四个名词,都是通过光波的振幅来定义的。显然,通性的描述一个光波,由于振幅是矢量,显然是矢量波。
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