Lista równań optyki
Ten artykuł podsumowuje równania stosowane w optyce , w tym w optyce geometrycznej , optyce fizycznej , radiometrii , dyfrakcji i interferometrii .
Definicje
Optyka geometryczna (promienie świetlne)
Ogólne wielkości podstawowe
Ilość (nazwy zwyczajowe) | (Wspólne) symbole | Jednostki SI | Wymiar |
---|---|---|---|
Odległość obiektu | x, s, re, u, x 1 , s 1 , re 1 , u 1 | M | [L] |
Odległość obrazu | x', s', re', v, x 2 , s 2 , re 2 , v 2 | M | [L] |
Wysokość obiektu | y, godz, y 1 , godz 1 | M | [L] |
Wysokość obrazu | y', h', H, y 2 , godz 2 , H 2 | M | [L] |
Kąt oparty na obiekcie | θ, θ o , θ 1 | rad | bezwymiarowy |
Kąt oparty na obrazie | θ', θ ja , θ 2 | rad | bezwymiarowy |
Promień krzywizny soczewki/lustra | r, r | M | [L] |
Długość ogniskowa | F | M | [L] |
Ilość (nazwy zwyczajowe) | (Wspólne) symbole | Definiowanie równania | Jednostki SI | Wymiar |
---|---|---|---|---|
Moc obiektywu | P | m -1 = D (dioptrii) | [L] −1 | |
Powiększenie boczne | M | bezwymiarowy | bezwymiarowy | |
Powiększenie kątowe | M | bezwymiarowy | bezwymiarowy |
Optyka fizyczna (fale świetlne EM)
Istnieją różne formy wektora Poyntinga , najczęstsze dotyczą pól E i B lub E i H.
Ilość (nazwy zwyczajowe) | (Wspólne) symbole | Definiowanie równania | Jednostki SI | Wymiar |
---|---|---|---|---|
Wektor wskazujący | S , N | Wm -2 | [M][T] −3 | |
Strumień Poyntinga, przepływ mocy w polu EM | Φ S , Φ N | W | [M][L] 2 [T] −3 | |
RMS Pole elektryczne światła | E rms | NC -1 = Vm -1 | [M][L][T] −3 [I] −1 | |
Pęd promieniowania | p, p EM , pr r | J sm -1 | [M][L][T] -1 | |
Ciśnienie promieniowania | P r , pr , P EM | Wm -2 | [M][T] −3 |
Radiometria
W przypadku wielkości widmowych stosuje się dwie definicje odnoszące się do tej samej wielkości pod względem częstotliwości lub długości fali.
Ilość (nazwy zwyczajowe) | (Wspólne) symbole | Definiowanie równania | Jednostki SI | Wymiar |
---|---|---|---|---|
Energia promienista | Q, mi, Q mi , mi mi | J | [M][L] 2 [T] −2 | |
Promienista ekspozycja | on e | Jm -2 | [M][T] −3 | |
Gęstość energii promieniowania | ω e | J m -3 | [M][L] −3 | |
Strumień promieniowania , moc promieniowania | Φ, Φ e | W | [M][L] 2 [T] −3 | |
Intensywność promieniowania | ja, ja e | W sr −1 | [M][L] 2 [T] −3 | |
Blask , intensywność | L, L e | W sr −1 m −2 | [M][T] −3 | |
Natężenie promieniowania | E, ja, e e , ja e | Wm -2 | [M][T] −3 | |
Wyjście promieniowania , emitancja promieniowania | M, ja e | Wm -2 | [M][T] −3 | |
Radiosity | J, J ν , Je, J eν | Wm -2 | [M][T] −3 | |
Widmowy strumień promieniowania, widmowa moc promieniowania | Φ λ , Φ ν , Φ eλ , Φ eν |
|
W m −1 ( Φ λ ) W Hz −1 = J ( Φ ν ) |
[M][L] -3 [T] -3 ( Φ λ ) [M][L] -2 [T] -2 ( Φ ν ) |
Widmowe natężenie promieniowania | ja λ , ja ν , ja eλ , ja eν |
|
W sr -1 m -1 ( ja λ ) W sr -1 Hz -1 ( ja ν ) |
[M][L] -3 [T] -3 ( ja λ ) [M][L] 2 [T] -2 ( ja λ ) |
Widmowy blask | L λ , L ν , L eλ , L eν |
|
W sr -1 m -3 ( L λ ) W sr -1 m -2 Hz -1 ( L ν ) |
[M][L] -1 [T] -3 ( L λ ) [M][L] -2 [T] -2 ( L λ ) |
Widmowe natężenie promieniowania | mi λ , mi ν , mi eλ , mi eν |
|
W m -3 ( mi λ ) W m -2 Hz -1 ( mi ν ) |
[M][L] -1 [T] -3 ( mi λ ) [M][L] -2 [T] -2 ( mi λ ) |
równania
Luminalne fale elektromagnetyczne
Sytuacja fizyczna | Nomenklatura | równania |
---|---|---|
Gęstość energii w fali EM | = średnia gęstość energii |
Dla dielektryka: |
Pędy kinetyczne i potencjalne (niestandardowe warunki użytkowania) | Potencjalny pęd:
Pęd kinetyczny: Pęd kanoniczny: |
|
Natężenie promieniowania , natężenie światła |
|
Na kulistej powierzchni: |
Efekt Dopplera dla światła (relatywistyczny) |
|
|
Promieniowanie Czerenkowa , kąt stożka |
|
|
Amplitudy elektryczne i magnetyczne |
|
Dla dielektryka
|
Składowe fali EM | Elektryczny
Magnetyczny
|
Optyka geometryczna
Sytuacja fizyczna | Nomenklatura | równania |
---|---|---|
Kąt krytyczny (optyka) |
|
|
Równanie cienkiej soczewki |
|
|
obrazu w zwierciadle płaskim | ||
Lustro sferyczne | r = promień krzywizny lustra | Równanie zwierciadła sferycznego
|
Indeksy dolne 1 i 2 odnoszą się odpowiednio do początkowych i końcowych nośników optycznych.
Współczynniki te są czasami również używane, co wynika po prostu z innych definicji współczynnika załamania światła, prędkości fazowej fali i równania prędkości światła:
Gdzie:
- ε = przenikalność ośrodka,
- μ = przepuszczalność ośrodka,
- λ = długość fali światła w ośrodku,
- v = prędkość światła w ośrodku.
Polaryzacja
Sytuacja fizyczna | Nomenklatura | równania |
---|---|---|
Kąt całkowitej polaryzacji | θ B = Kąt polaryzacji odbiciowej, kąt Brewstera | |
natężenie od światła spolaryzowanego, prawo Malusa |
|
Dyfrakcja i interferencja
Właściwość lub skutek | Nomenklatura | Równanie |
---|---|---|
Cienka warstwa w powietrzu |
|
|
Równanie siatki |
|
|
Kryterium Rayleigha | ||
Prawo Bragga (dyfrakcja w ciele stałym) |
|
gdzie |
Intensywność dyfrakcji na pojedynczej szczelinie |
|
|
N - dyfrakcja szczelinowa ( N ≥ 2) |
|
|
N (wszystkie N ) | ||
Intensywność apertury kołowej |
|
|
Amplituda dla ogólnej płaskiej apertury | Stosowane są współrzędne biegunowe kartezjańskie i sferyczne, płaszczyzna xy zawiera aperturę
|
Bliskie pole (Fresnel)
Pole dalekie (Fraunhofer |
Zasada Huygensa-Fresnela-Kirchhoffa |
|
|
Wzór dyfrakcyjny Kirchhoffa |
Definicje astrofizyki
W astrofizyce L jest używane do określenia jasności (energia na jednostkę czasu, równoważna mocy ), a F do strumienia energii (energia na jednostkę czasu na jednostkę powierzchni, równoważna intensywności pod względem powierzchni, a nie kąta bryłowego). Nie są to nowe wielkości, po prostu inne nazwy.
Ilość (nazwy zwyczajowe) | (Wspólne) symbole | Definiowanie równania | Jednostki SI | Wymiar |
---|---|---|---|---|
Zbliżająca się odległość poprzeczna | D M | pc ( parsek ) | [L] | |
Odległość jasności | DL _ | pc ( parsek ) | [L] | |
Pozorna wielkość w paśmie j (części UV, widzialne i IR widma EM ) (bolometryczne) | M | bezwymiarowy | bezwymiarowy | |
Absolutna wielkość
(Bolometryczny) |
M | bezwymiarowy | bezwymiarowy | |
Moduł odległości | μ | bezwymiarowy | bezwymiarowy | |
Indeksy kolorów | (Brak standardowych symboli) |
|
bezwymiarowy | bezwymiarowy |
Korekta bolometryczna | Śruba C (brak standardowego symbolu) | bezwymiarowy | bezwymiarowy |
Zobacz też
- Definiowanie równania (fizyka)
- Definiowanie równania (chemia fizyczna)
- Lista równań elektromagnetyzmu
- Lista równań w mechanice klasycznej
- Lista równań w grawitacji
- Lista równań w fizyce jądrowej i cząstek elementarnych
- Lista równań w mechanice kwantowej
- Lista równań w teorii fal
- Lista równań relatywistycznych
Źródła
- premiera Whelana; MJ Hodgeson (1978). Podstawowe zasady fizyki (wyd. 2). Johna Murraya. ISBN 0-7195-3382-1 .
- G. Woan (2010). Cambridge Handbook of Physics Formuły . Wydawnictwo Uniwersytetu Cambridge. ISBN 978-0-521-57507-2 .
- A. Halperna (1988). 3000 rozwiązanych problemów z fizyki, seria Schauma . Mc Graw Hill. ISBN 978-0-07-025734-4 .
- RG Lerner ; GL Trigg (2005). Encyklopedia fizyki (wyd. 2). Wydawcy VHC, Hans Warlimont, Springer. s. 12–13. ISBN 978-0-07-025734-4 .
- CB Parkera (1994). McGraw Hill Encyclopaedia of Physics (wyd. 2). Wzgórze McGrawa. ISBN 0-07-051400-3 .
- PA Tipler; G. Mosca (2008). Fizyka dla naukowców i inżynierów: z nowoczesną fizyką (wyd. 6). WH Freeman and Co. ISBN 978-1-4292-0265-7 .
- LN Ręka; JD Finch (2008). Mechanika analityczna . Wydawnictwo Uniwersytetu Cambridge. ISBN 978-0-521-57572-0 .
- TB Arkill; CJ Millara (1974). Mechanika, wibracje i fale . Johna Murraya. ISBN 0-7195-2882-8 .
- Ból HJ (1983). Fizyka wibracji i fal (wyd. 3). John Wiley & Synowie. ISBN 0-471-90182-2 .
- JR Forshaw; AG Smith (2009). Dynamika i teoria względności . Wileya. ISBN 978-0-470-01460-8 .
- GAG Bennet (1974). Elektryczność i współczesna fizyka (wyd. 2). Edwarda Arnolda (Wielka Brytania). ISBN 0-7131-2459-8 .
- Grant IS; WR Phillips; Fizyka Manchesteru (2008). Elektromagnetyzm (wyd. 2). John Wiley & Synowie. ISBN 978-0-471-92712-9 .
- DJ Griffiths (2007). Wprowadzenie do elektrodynamiki (wyd. 3). Pearson Education, Dorling Kindersley. ISBN 978-81-7758-293-2 .
Dalsza lektura
- LH Greenberg (1978). Fizyka z nowoczesnymi zastosowaniami . Holt-Saunders International WB Saunders and Co. ISBN 0-7216-4247-0 .
- JB Marion; WF Hornjak (1984). Zasady fizyki . Holt-Saunders International Saunders College. ISBN 4-8337-0195-2 .
- A. Beisera (1987). Koncepcje fizyki współczesnej (wyd. 4). McGraw-Hill (międzynarodowy). ISBN 0-07-100144-1 .
- HD Młody; RA Freedman (2008). Fizyka uniwersytecka - z fizyką współczesną (wyd. 12). Addison-Wesley (Pearson International). ISBN 978-0-321-50130-1 .