光的波动方程-学习笔记

以下是我在网上摘抄的，只是学习知识的笔记，并无意冒犯他人。

首先我们知道光是一种电磁波。其实从一开始光是电磁波的猜想就是从麦克斯韦方程组得到的。

先来介绍一下麦克斯韦方程组吧。

麦克斯韦方程组乃是由四个方程共同组成的：

公式（1）是法拉第电磁感应定律的表达式，穿过闭合线圈的磁通量发生变化时，会在闭合的线圈中产生的感生电动势，可由推出这个关系

公式（2）是电场的高斯定律，通过任意曲面的电通量等于该闭合曲面所包围的体积内的电荷总量q。

公式（3）是全电流定律，任何一个闭合回路上的总磁压等于被这个闭合回路包围的面内穿过的全部电流的代数和，全部电流包括传导电流和位移电流，位移电流指穿过某曲面的电位移通量随时间的变化率。

公式（4）是磁通连续原理，任意闭合面穿出的净磁通量都为0，即是穿入的磁通量和穿出的磁通量是相等的，磁场线是闭合的，无头无尾，，故没有单一磁极子。

以下是麦克斯韦方程组的微分形式：

光波在各种介质中传播实际上是光与介质相互作用的过程。

光波传播的理想条件：

（1）区域内自由电荷的体密度为0，且介质是均匀的，线性的，各相同性的。——ρ=0；

（2）介质透明，对光没有吸收，为绝缘体，电导率为0；——σ=0；

光波也是电磁波的一种，将上述俩个理想条件带入麦克斯韦方程组，且，j=σE，因此可以得到化简后的麦克斯韦方程组：

联立后俩个方程组，且因为B=μH，D=εE；得到：

因此可以得到光的波动方程：

其中。

光的波动方程也可以写成：

学习了麦克斯韦方程组后知道其他电磁波在理想条件下也可以由这个波动方程表示，且传播速度是光速，从而才会猜想，光其实也是电磁波的一种。

电磁波是一种横波，是由俩个相互垂直的振动矢量E和H表示的；光矢量：用E矢量表示光矢量，它在引起人眼视觉和底片感光上起主要作用。