WikiDer > Список уравнений фотоники

List of photonics equations

Эта статья резюмирует уравнения в теории фотоника, включая геометрическая оптика, физическая оптика, радиометрия, дифракция, и интерферометрия.

Определения

Геометрическая оптика (световые лучи)

Общие фундаментальные величины

Количество (общее название / а)(Общий) символ / сЕдиницы СИИзмерение
Расстояние до объектах, с, д, и, Икс1, s1, d1, ты1м[L]
Расстояние до изображенияx ', s', d ', v, Икс2, s2, d2, v2м[L]
Высота объектау, ч, у1, час1м[L]
Высота изображенияy ', h', H, у2, час2, ЧАС2м[L]
Угол, образуемый объектомθ, θо, θ1радбезразмерный
Угол, обозначенный изображениемθ ', θя, θ2радбезразмерный
Радиус кривизны линзы / зеркалаг, рм[L]
Фокусное расстояниежм[L]
Количество (общее название / а)(Общий) символ / сОпределение уравненияЕдиницы СИИзмерение
Мощность линзыпм−1 = D (диоптрия)[L]−1
Боковое увеличениембезразмерныйбезразмерный
Угловое увеличениембезразмерныйбезразмерный

Физическая оптика (ЭМ световые волны)

Существуют разные формы Вектор Пойнтинга, наиболее распространены с точки зрения E и B или же E и ЧАС поля.

Количество (общее название / а)(Общий) символ / сОпределение уравненияЕдиницы СИИзмерение
Вектор ПойнтингаS, NВт м−2[M] [T]−3
Поток Пойнтинга, поток мощности ЭМ поляΦS, ΦNW[M] [L]2[T]−3
RMS Электрическое поле светаEсреднеквадратичное значениеN C−1 = V м−1[M] [L] [T]−3[Я]−1
Импульс излученияп, пЭМ, прДж с м−1[M] [L] [T]−1
Радиационное давлениепр, пр, ПЭМВт м−2[M] [T]−3

Радиометрия

Визуализация потока через дифференциальную площадь и телесный угол. Как всегда - единица нормали к падающей поверхности A, , и - единичный вектор в направлении падающего потока на элемент площади, θ угол между ними. Фактор возникает, когда поток не перпендикулярен элементу поверхности, поэтому площадь, перпендикулярная потоку, уменьшается.

Для спектральных величин используются два определения для обозначения одной и той же величины с точки зрения частоты или длины волны.

Количество (общее название / а)(Общий) символ / сОпределение уравненияЕдиницы СИИзмерение
Энергия излученияQ, E, Qе, EеJ[M] [L]2[T]−2
Сияющее воздействиеЧАСеДж м−2[M] [T]−3
Плотность лучистой энергииωеДж м−3[M] [L]−3
Сияющий поток, лучистая силаФ, ФеW[M] [L]2[T]−3
Сияющая интенсивностьЯ, яеW ср−1[M] [L]2[T]−3
Сияние, интенсивностьL, LеW ср−1 м−2[M] [T]−3
ОсвещенностьE, I, Eе, ЯеВт м−2[M] [T]−3
Сияющая выходность, лучистая излучательная способностьМ, меВт м−2[M] [T]−3
ЛучистостьДж, Джν, Je, JВт м−2[M] [T]−3
Спектральный поток излучения, спектральная мощность излученияΦλ, Φν, Φ, Φ

Вт м−1 (Φλ)
Вт Гц−1 = J (Φν)
[M] [L]−3[T]−3 (Φλ)
[M] [L]−2[T]−2 (Φν)
Спектральная интенсивность излученияяλ, Яν, Я, Я

W ср−1 м−1 (яλ)
W ср−1 Гц−1 (яν)
[M] [L]−3[T]−3 (яλ)
[M] [L]2[T]−2 (яν)
Спектральное сияниеLλ, Lν, L, L

W ср−1 м−3 (Lλ)
W ср−1 м−2 Гц−1 (Lν)
[M] [L]−1[T]−3 (Lλ)
[M] [L]−2[T]−2 (Lν)
Спектральная освещенностьEλ, Eν, E, E

Вт м−3 (Eλ)
Вт м−2 Гц−1 (Eν)
[M] [L]−1[T]−3 (Eλ)
[M] [L]−2[T]−2 (Eν)

Уравнения

Люминальные электромагнитные волны

Физическая ситуацияНоменклатураУравнения
Плотность энергии в электромагнитной волне
  • = средняя плотность энергии
Для диэлектрика:
Кинетические и потенциальные импульсы (нестандартные термины в употреблении)Возможный импульс:

Кинетический импульс:

Кононический импульс:

Освещенность, Интенсивность света

На сферической поверхности:

Эффект Доплера для света (релятивистский)

Черенковское излучение, угол конуса
  • п = показатель преломления
  • v = скорость частицы
  • θ = угол конуса
Электрические и магнитные амплитуды
  • E = электрическое поле
  • ЧАС = напряженность магнитного поля
Для диэлектрика

Компоненты электромагнитной волныЭлектрический

Магнитный

Геометрическая оптика

Физическая ситуацияНоменклатураУравнения
Критический угол (оптика)
  • п1 = показатель преломления исходной среды
  • п2 = показатель преломления конечной среды
  • θc = критический угол
Тонкая линза уравнение
  • ж = фокусное расстояние объектива
  • Икс1 = длина объекта
  • Икс2 = длина изображения
  • р1 = радиус падающей кривизны
  • р2 = радиус преломленной кривизны

Линза фокусное расстояние из преломление индексы

Изображение расстояние в плоское зеркало
Сферическое зеркало
  • р = радиус кривизны зеркала
Уравнение сферического зеркала

Изображение расстояние в сферическое зеркало

Индексы 1 и 2 относятся к начальному и конечному оптическим носителям соответственно.

Эти отношения иногда также используются, просто следуя другим определениям показателя преломления, фазовой скорости волны и уравнения скорости света:

куда:

Поляризация

Физическая ситуацияНоменклатураУравнения
Угол полной поляризации
интенсивность от поляризованного света, Закон малуса
  • я0 = Начальная интенсивность,
  • я = Передаваемая интенсивность,
  • θ = угол поляризации между поляризатор оси передачи и вектор электрического поля

Дифракция и интерференция

Собственность или эффектНоменклатураУравнение
Тонкая пленка в воздухе
  • п1 = показатель преломления исходной среды (до интерференции пленки)
  • п2 = показатель преломления конечной среды (после интерференции пленки)
  • Минимум:
  • Максима:
Уравнение решетки
  • а = ширина проема, ширина щели
  • α = угол падения к нормали к плоскости решетки
Критерий Рэлея
Закон Брэгга (твердотельная дифракция)
  • d = шаг решетки
  • δ = разность фаз между двумя волнами
  • Для конструктивного вмешательства:
  • Для деструктивного вмешательства:

куда

Интенсивность дифракции на одной щели
  • я0 = интенсивность источника
  • Фаза волны через отверстия


N-щелевая дифракция (N ≥ 2)
  • d = межцентровое разделение щелей
  • N = количество прорезей
  • Фаза между N волны, выходящие из каждой щели


N-щелевая дифракция (все N)
Интенсивность круглой апертуры
Амплитуда для общей плоской апертурыИспользуются декартовы и сферические полярные координаты, плоскость xy содержит апертуру
  • А, амплитуда в положении р
  • р' = исходная точка в апертуре
  • Einc, величина падающего электрического поля на апертуре
Ближнее поле (Френель)

Дальнее поле (фраунгофер)

Принцип Гюйгенса-Френеля-Кирхгофа
  • р0 = положение от источника до апертуры, падающей на нее
  • р = положение от диафрагмы диафрагмы до точки
  • α0 = угол падения относительно нормали от источника до апертуры
  • α = дифрагированный угол от апертуры до точки
  • S = воображаемая поверхность, ограниченная апертурой
  • = единичный вектор нормали к апертуре
Формула дифракции Кирхгофа

Определения астрофизики

В астрофизике L используется для яркость (энергия в единицу времени, эквивалентная мощность) и F используется для поток энергии (энергия в единицу времени на единицу площади, эквивалентная интенсивность по площади, а не по телесному углу). Это не новые количества, а просто разные названия.

Количество (общее название / а)(Общий) символ / сОпределение уравненияЕдиницы СИИзмерение
Поперечное расстояниеDMПК (парсек)[L]
Расстояние яркостиDLПК (парсек)[L]
Видимая величина в группе j (УФ, видимая и ИК части ЭМ спектр) (Болометрический)мбезразмерныйбезразмерный
Абсолютная величина

(Болометрический)

Mбезразмерныйбезразмерный
Модуль расстоянияμбезразмерныйбезразмерный
Показатели цвета(Без стандартных символов)

безразмерныйбезразмерный
Болометрическая коррекцияCболт (Нет стандартного символа)безразмерныйбезразмерный

Смотрите также

Источники

  • ВЕЧЕРА. Уилан; М.Дж. Ходжесон (1978). Основные принципы физики (2-е изд.). Джон Мюррей. ISBN 0-7195-3382-1.
  • Дж. Воан (2010). Кембриджский справочник по физическим формулам. Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-57507-2.
  • А. Халперн (1988). 3000 решенных задач по физике, серия Шаум. Мак Гроу Хилл. ISBN 978-0-07-025734-4.
  • R.G. Лернер; Г.Л. Тригг (2005). Энциклопедия физики (2-е изд.). Издательство VHC, Ханс Варлимонт, Springer. С. 12–13. ISBN 978-0-07-025734-4.
  • К. Б. Паркер (1994). Энциклопедия физики Макгроу Хилла (2-е изд.). Макгроу Хилл. ISBN 0-07-051400-3.
  • П.А. Типлер; Г. Моска (2008). Физика для ученых и инженеров: с современной физикой (6-е изд.). W.H. Фриман и Ко. ISBN 978-1-4292-0265-7.
  • Л.Н. Рука; Дж. Д. Финч (2008). Аналитическая механика. Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-57572-0.
  • Т. Аркилл; Си Джей Миллар (1974). Механика, колебания и волны. Джон Мюррей. ISBN 0-7195-2882-8.
  • Х. Дж. Пейн (1983). Физика колебаний и волн (3-е изд.). Джон Вили и сыновья. ISBN 0-471-90182-2.
  • Дж. Р. Форшоу; А.Г. Смит (2009). Динамика и относительность. Вайли. ISBN 978-0-470-01460-8.
  • G.A.G. Беннет (1974). Электричество и современная физика (2-е изд.). Эдвард Арнольд (Великобритания). ISBN 0-7131-2459-8.
  • ЯВЛЯЕТСЯ.Грант; W.R. Phillips; Манчестерская физика (2008). Электромагнетизм (2-е изд.). Джон Вили и сыновья. ISBN 978-0-471-92712-9.
  • Д.Дж. Гриффитс (2007). Введение в электродинамику (3-е изд.). Pearson Education, Дорлинг Киндерсли. ISBN 978-81-7758-293-2.

дальнейшее чтение

  • Л. Х. Гринберг (1978). Физика с современными приложениями. Holt-Saunders International W.B. Сондерс и Ко. ISBN 0-7216-4247-0.
  • J.B. Marion; W.F. Горняк (1984). Принципы физики. Международный колледж Сондерса Холт-Сондерс. ISBN 4-8337-0195-2.
  • А. Бейзер (1987). Концепции современной физики (4-е изд.). Макгроу-Хилл (международный). ISBN 0-07-100144-1.
  • H.D. Молодой; Р.А. Фридман (2008). Университетская физика - с современной физикой (12-е изд.). Эддисон-Уэсли (Pearson International). ISBN 978-0-321-50130-1.