簡述波動光學分析方法的基本思路

A. 波動光學的詳細介紹

19世紀60年代，J. C.麥克斯韋建立了統一電磁場理論，預言了電磁波的存在並給出了電磁波的波速公式。隨後H. R.赫茲用實驗方法產生了電磁波。光與電磁現象的一致性使人們確信光是電磁波的一種，光的經典波動理論與電磁理論融成了一體，產生了光的電磁理論。將電磁理論應用於晶體，對光在晶體中的傳播規律給出了嚴格而圓滿的解釋。19世紀末，H. A.洛倫茲創立了電子論，他把物質的宏觀性質歸結為構成物質的電子的集體行為。電磁波的作用使帶電粒子產生受迫振動並產生次級電磁波，根據這一理論解釋了光的吸收、色散和散射等分子光學現象。這種經典的電磁理論並非十全十美，因在關於光與物質相互作用的問題上涉及微觀粒子的行為，必須用量子理論才能得到徹底的解決。
波動光學的研究成果使人們對光的本性的認識得到了深化。在應用領域，以干涉原理為基礎的干涉計量術為人們提供了精密測量和檢驗的手段（見干涉儀），其精度提高到前所未有的程度；衍射理論指出了提高光學儀器分辨本領的途徑（見夫琅和費衍射）；衍射光柵已成為分離光譜線以進行光譜分析的重要色散元件；各種偏振器件和儀器用來對岩礦晶體進行檢驗和測量，等等。所有這些構成了應用光學的主要內容。 19世紀的光學是由英國醫生托馬斯·楊以復興波動說的論文揭開序幕的。1801年，楊向皇家學會宣讀了關於薄片顏色的論文，文中正式將干涉原理引入到光學之中，並且用這一原理解釋薄片上的顏色和條紋面的衍射。在這篇論文中，楊還系統提出了波動光學的基本原理，提出了光波長的概念，並給出了測定結果。正是由於光波長太短，以至遇障礙物拐彎能力不大，這也是人們很難觀察到這類現象的原因。又於1803年發表了物理光學的實驗和計算，對雙縫干涉現象進一步作出了解釋。在1807年出版的《自然哲學講義》中，楊系統闡述了他提出的波動光學的基本原理。
幾乎獨立的提出的波動說的還有法國物理學家菲涅爾（1788～1827）。1815年，他向科學院提交了第一篇光學論文，文中仔細研究了光的衍射現象，並提出了光的干涉原理。後來，菲涅爾與楊齊心協力，在波動學說基礎上的光學實驗大量涌現，使19世紀在波動光學方面取得了重大發展。