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hbc1234木蟲 (小有名氣)
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[求助]
請問光的電場表達(dá)式為什么可以寫成E+E*的復(fù)共軛之和形式? 已有1人參與
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最近在一些資料上均看到類似表述,講光的電場分量表達(dá)為E=E0 exp[-i(wt-kr)]+E0* exp[+i(wt-kr)]的復(fù)共軛之和的形式,如http://wenku.baidu.com/view/c0853d9171fe910ef02df804.html的第二頁,再如《半導(dǎo)體光譜和光學(xué)性質(zhì)》P514 印象中以前課本上講的電磁波電場分量都是E0 exp[-i(wt-kr)]的形式,為什么還要加它的復(fù)共軛呢? |
金蟲 (正式寫手)
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光電場可以寫成復(fù)共軛之和的形式。E0*cos[-i(wt-kr)]形式是具有實際的物理意義的,是真實存在的一種形式。但是在計算有關(guān)電場有關(guān)參量的過程中,在數(shù)學(xué)上為了便于計算,常采用指數(shù)形式,由歐拉公式可以知道E0 exp[-i(wt-kr)]可以化出E0*cos[-i(wt-kr)]形式(取實部),所以采用復(fù)共軛之和的形式(嚴(yán)格等于E0*cos[-i(wt-kr)])。 E0 exp[-i(wt-kr)]和E0 exp[i(wt-kr)]的指數(shù)符號相反,表示兩種沿相反方向傳播的光波,一般取其中一種來研究電場的性質(zhì),常取E0 exp[-i(wt-kr)]形式的。總之,一句話,寫成E0*cos[-i(wt-kr)]是為了計算方便,沒有實際的物理意義。 大多數(shù)情況下,利用復(fù)數(shù)形式E0 exp[-i(wt-kr)]表示場量,就線性數(shù)學(xué)運算,如積分 微分 求和等是沒有問題的,但當(dāng)涉及到場量的乘機或乘方,如能量密度或坡印亭矢量時就會出問題,這時候要用物理量的實數(shù)E0*cos[-i(wt-kr)]來表示。 |

木蟲 (小有名氣)
木蟲 (小有名氣)
金蟲 (正式寫手)
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1.由指數(shù)形式得到的虛數(shù)部分是沒有實際的物理意義的。但在研究光電場時常采用E0 exp[-i(wt-kr)]的形式,我們一般認(rèn)為E0代表振幅,指數(shù)部分代表相位。不同的計算對象,采用的形式不一樣,所以,在我們計算坡印亭矢量等時采用E0·cos(wt-kr)形式,在積分等時采用指數(shù)形式。只是表征光場的途徑不一樣。 2.第一個公式和8.19式是一樣的,就像你說的為了表示后邊部分是復(fù)共軛部分才用了E0*(等于E0)的形式,其實更具有物理意義更直觀的的表示可以從單個頻率光場情況看出:E=E(w)exp(-iwt)+E*(w) exp(iwt),這里振幅是復(fù)振幅,考慮到電場的真實性,E*(w)=E(-w)。注意,我這里的表達(dá)式和你的兩張圖片的都不一樣!換句話說,你上傳的兩張圖片中的E0都是實數(shù),而我所寫的E(w)是虛數(shù)。PS:這種復(fù)共軛形式,其實是表示頻率w和頻率-w的光場。 3.其實E0就是一個數(shù),計算出的確實可以是2E0(2E0是振幅),但一般的,我們習(xí)慣表示為E0‘=2E0,可以把系數(shù)2吸收進(jìn)去,表觀值不變。作為一個表達(dá)式,這里的2倍其實不會影響其他計算,其他的計算結(jié)果中總會出現(xiàn)2E0的項,和E0'的表達(dá)式是一樣的(要表征的物理量不變),物理意義也沒有變。隨著你以后深入的學(xué)習(xí),你也會發(fā)現(xiàn),有些書籍里面電場表達(dá)式中確實出現(xiàn)了1/2的系數(shù),這種表示會更好理解些。 |

金蟲 (正式寫手)

木蟲 (小有名氣)
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