Поле движущихся зарядов на больших расстояниях . <...> Излучение релятивистской частицы при ускоренном движении . <...> Отсюда и название этого приближения — геометрическая оптика. <...> Плоская монохроматическая волна (§ 68) характеризуется постоянным волновым вектором k и частотой ческой оптики соответствует ситуации, когда k и расстояниях порядка длины волны. <...> В приближении геометрической оптики эйконал можно разложить в ряд вблизи произвольной точки поля, в которую мы поместим начало отсчета: () ( ),0 )rr ∂ +tt,( ∇≈+ ∂ + , 0 t Это выражение аналогично фазе плоской волны (k, r) − ∂ k ≈∇ = − ∂ ,.t t, причем (88.4) Точность этого приближения определяется следующими членами выражения (88.3), которые, как легко проверить, малы при условии (88.1). <...> Тонкая линза Приближение геометрической оптики позволяет дать простое описание оптических систем — устройств, преобразующих пучки световых лучей. <...> Фокусировка сферической границей ()1 0,x′ = Рассмотрим пучок лучей, параллельных оси слева от границы и пусть R > 0 и n2 > n1. <...> Если лучи пучка параллельны оси справа от > 0, (89.4) θ ϕ ϕ ϕϕ ϕθ θ Геометрическая оптика границы, то фокус расположен слева от границы в точке с координатой 0 FR =−xn n= x 21 11 2 ′ n1 − То же самое будет и в случае R < 0, n2 < n1, т. е. сферическая граница фокусирует пучок лучей при условии R(n2 − n1) > 0 (рис. <...> В параксиальном приближении любая поверхность может рассматриваться как сферическая. <...> Тонкая аксиальная линза — элемент оптических систем, образованный пересечением двух сферических границ. <...> Сопряженная ей плоскость расположена в бесконечности, а пучок параллельных лучей, пересекающих ось линзы под некоторым углом , фокусируется в точку фокальной плоскости xF = F (рис. <...> К определению глубины резкости объектива Сферическое зеркало, как и сферическая граница, обладает фокусирующими свойствами (рис. <...> 9) и в параксиальном приближении эквивалентно комбинации оптических элементов «плоское зеркало + тонкая линза». <...> Толстая линза Если лучи, проходя через линзу <...>
Электромагнитное_поле._Часть_2._Электромагнитные_волны_и_оптика_(изд._2-ое,_испр._и_доп.).pdf
УДК 537.8
ББК 22.336
М 559
Интернет-магазин
http://shop.rcd.ru
• ф и з и к а
• м а т е м а т и к а
• б и о л о г и я
• н е ф т е г а з о в ы е
т е х н о л о г и и
Мешков И. Н., Чириков Б. В.
Электромагнитное поле. Часть 2. Электромагнитные волны и оптика. —
Изд. 2-е, испр. и доп. — М.–Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика»,
2014. — 416 с.
Во второй части монографии рассматриваются волновые процессы
в электромагнитном поле, начиная с геометрической оптики и заканчивая излучением
и рассеянием электромагнитных волн. Внимание уделено таким явлениям,
как интерференция и дифракция, вынужденное излучение (лазеры, мазеры). Наглядность
изложения сочетается с доступным теоретическим анализом. Описаны
важнейшие эксперименты и интересные с точки зрения физики практические приложения,
включая голографию, спектральный анализ, генерацию и индикацию
электромагнитных волн, лазеры и лазеры на свободных электронах.
Книга предназначена для специалистов в различных областях физики
и техники, преподавателей вузов.
ISBN 978-5-93972-978-9978-5-93972-856-0
ISBN 978-5-93972-980-2 (часть 2)
© И. Н. Мешков, Г. Б. Чирикова, 2014
© НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2014
http://shop.rcd.ru
http://ics.org.ru
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ГЛАВА XIII. Геометрическая оптика ................................................................ 7
§ 88. Оптико-механическая аналогия. Принцип Ферма ............................ 7
§ 89. Элементы оптических систем. Тонкая линза ................................... 13
§ 90. Толстая линза ...................................................................................... 21
§ 91. Закон сохранения фазового объема .................................................. 26
ГЛАВА XIV. Интерференция электромагнитных волн ................................. 33
§ 92. Интерференция и когерентность ...................................................... 33
§ 93. Область когерентности протяженного источника ........................... 38
§ 94. Интерференция немонохроматических волн .................................. 41
§ 95. Двухлучевая интерферометрия ......................................................... 45
§ 96. Однофотонная интерференция .......................................................... 54
ГЛАВА XV. Дифракция электромагнитных волн .......................................... 57
§ 97. Дифракция на щели ............................................................................ 57
§ 98. Принцип Гюйгенса–Френеля ............................................................ 60
§ 99. Дифракция Френеля ........................................................................... 65
§ 100. Дифракционная решетка.................................................................. 71
§ 101. Фазовые решетки .............................................................................. 78
§ 102. Дифракция и геометрическая оптика ............................................. 81
§ 103. Сверхразрешение.............................................................................. 88
ГЛАВА XVI. Оптическая спектроскопия ........................................................ 97
§ 104. Спектральное разрешение ............................................................... 97
§ 105. Интерферометр Фабри–Перо ........................................................ 101
§ 106. Сравнительные характеристики спектрометров ......................... 108
ГЛАВА XVII. Голография .............................................................................. 113
§ 107. Голография Френеля ...................................................................... 114
§ 108. Линза как фурье-анализатор .......................................................... 118
§ 109. Голография Фурье .......................................................................... 120
Стр.3
4
Оглавление
§ 110. Объемная голография .................................................................... 125
§ 111. Проблемы фотографии в голографии ........................................... 130
§ 112. Оптическая фильтрация ................................................................. 134
§ 113. Некоторые применения голографии ............................................. 139
ГЛАВА XVIII. Релятивистски-инвариантное описание электромагнитного
поля ......................................................................................... 145
§ 114. Уравнения для потенциалов .......................................................... 145
§ 115. Тензор электромагнитного поля ................................................... 146
§ 116. Уравнения Максвелла .................................................................... 149
§ 117. Тензор энергии-импульса электромагнитного поля ................... 153
§ 118. Закон сохранения энергии-импульса поля ................................... 156
ГЛАВА XIX. Потенциалы и поля движущихся зарядов………………. ..... 165
§ 119. Запаздывающие потенциалы ......................................................... 165
§ 120. Потенциалы Лиенара–Вихерта ..................................................... 169
§ 121. Поле движущегося заряда ............................................................. 171
§ 122. Поле заряда, движущегося с постоянной скоростью .................. 173
ГЛАВА XX. Излучение нерелятивистских зарядов ..................................... 179
§ 123. Поле движущихся зарядов на больших расстояниях .................. 180
§ 124. Дипольное излучение ..................................................................... 182
§ 125. Мультипольное излучение ............................................................ 187
§ 126. Торможение излучением ............................................................... 195
ГЛАВА XXI. Генерация и индикация электромагнитных волн
в радиодиапазоне ..................................................................... 203
§ 127. Основные характеристики и типы антенн ................................... 203
§ 128. Проволочные антенны ................................................................... 204
§ 129. Дифракционные антенны. Телескопы .......................................... 220
§ 130. Антенные интерферометры ........................................................... 237
§ 131. Распространение радиоволн и радиосвязь ................................... 257
ГЛАВА XXII. Излучение релятивистских заряженных частиц .................. 265
§ 132. Излучение релятивистской частицы при ускоренном
движении ......................................................................................... 265
§ 133. Рентгеновское тормозное излучение ............................................ 278
§ 134. Синхротронное излучение ............................................................. 283
§ 135. Излучение Вавилова–Черенкова ................................................... 297
§ 136. Переходное излучение ................................................................... 308
Стр.4
Оглавление
5
ГЛАВА XXIII. Рассеяние электромагнитных волн ...................................... 315
§ 137. Рассеяние волны свободным зарядом .......................................... 315
§ 138. Рассеяние волны связанным зарядом ........................................... 321
§ 139. Рассеяние волны системой зарядов .............................................. 325
§ 140. Рентгеноструктурный анализ ........................................................ 333
ГЛАВА XXIV. Квантовые генераторы электромагнитного излучения ...... 345
§ 141. Вынужденное излучение ............................................................... 347
§ 142. Квантовая генерация ...................................................................... 351
§ 143. Мазеры. Атомные часы .................................................................. 358
§ 144. Лазеры ............................................................................................. 365
§ 145. Некоторые применения лазеров .................................................... 371
ГЛАВА XXV. Лазеры на свободных электронах ......................................... 387
§ 146. Электронный пучок в полях ондулятора и излучения ................ 388
§ 147. ЛСЭ с обратной связью ................................................................. 396
§ 148. ЛСЭ в режиме большого усиления .............................................. 401
§ 149. ЛСЭ радиодиапазона ...................................................................... 404
Литература ................................................................................................... 409
Предметный указатель............................................................................... 411
Стр.5