波动方程和物理光学

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波动方程和物理光学之间的区别

波动方程 vs. 物理光学

波动方程或稱波方程（wave equation）是一种重要的偏微分方程，主要描述自然界中的各种的波动现象，包括横波和纵波，例如声波、光波、无线电波和水波。波动方程抽象自声学、物理光学、电磁学、电动力学、流体力学等领域。 历史上许多科学家，如达朗贝尔、欧拉、丹尼尔·伯努利和拉格朗日等在研究乐器等物体中的弦振动问题时，都对波动方程理论作出过重要贡献。 1746年，达朗贝尔发现了一维波动方程，欧拉在其后10年之内发现了三维波动方程。Speiser, David. 物理光學（physical optics），又稱波動光學（wave optics）是光學的一個分支，研究的是關於干涉、衍射、偏振與其它在幾何光學裏射線近似不成立的種種現象。假設光波的波長超小於儀器的尺寸，能取波長趨向於零的極限為近似，則可以使用幾何光學的方法來解析問題；對於小尺寸儀器，必需假設光波具有有限波長，改使用物理光學的方法來解析問題。 在光學通信（optical communication）裏，像量子噪音（quantum noise）一類的效應是包括在干涉理論（coherence theory）的研究領域，通常不會包括在物理光學的研究領域。 物理光學是建立在惠更斯原理的基礎，可以計算複波前（包括振幅与相位）通过光学系统的模型。这一技术能够利用计算机数值仿真模拟或计算衍射、干涉、偏振、像差 等各种複杂光学现象。由於仍然會用到近似，物理光学不能像电磁波理论模型一樣地能够全面描述光传播。对于大多数实际问题来说，完整电磁波理论模型需要的计算量太大，在现在的一般计算机硬件条件下并不十分实用，但小尺度的问题可以使用完整波动模型进行计算。.

光

光通常指的是人類眼睛可以見的電磁波（可見光），視知覺就是對於可見光的知覺。可見光只是電磁波譜上的某一段頻譜，一般是定義為波長介於400至700奈（纳）米（nm）之間的電磁波，也就是波長比紫外線長，比紅外線短的電磁波。有些資料來源定義的可見光的波長範圍也有不同，較窄的有介於420至680nm，較寬的有介於380至800nm。 而有些非可見光也可以被稱為光，如紫外光、紅外光、x光。 光既是一种高频的电磁波，又是一種由称為光子的基本粒子組成的粒子流。因此光同时具有粒子性与波动性，或者说光具有“波粒二象性”。.

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光学

光學（Optics），是物理學的分支，主要是研究光的現象、性質與應用，包括光與物質之間的相互作用、光學儀器的製作。光學通常研究紅外線、紫外線及可見光的物理行為。因為光是電磁波，其它形式的電磁輻射，例如X射線、微波、電磁輻射及無線電波等等也具有類似光的特性。英文術語「optics」源自古希臘字「ὀπτική」，意為名詞「看見」、「視見」。 大多數常見的光學現象都可以用古典電动力學理論來說明。但是，通常這全套理論很難實際應用，必需先假定簡單模型。幾何光學的模型最為容易使用。它試圖將光當作射線（光線），能夠直線移動，並且在遇到不同介質時會改變方向；它能夠解釋像直線傳播、反射、折射等等很多光線現象。物理光學的模型比較精密，它把光當作是傳播於介質的波動（光波）。除了反射、折射以外，它還能夠以波性質來解釋向前傳播、干涉、偏振等等光學現象。幾何光學不能解釋這些比較複雜的光學現象。在歷史上，光的射線模形首先被發展完善，然後才是光的波動模形.

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相位

位（phase），是描述訊號波形變化的度量，通常以度（角度）作為單位，也稱作相角或相。當訊號波形以週期的方式變化，波形循環一周即為360º。常應用在科學領域，如數學、物理學、電學等。.

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振幅

振幅是在波动或振动中距离平衡位置或静止位置的最大位移。符号A，单位米。振幅屬於標量，振幅永为非負值（≥0）。 在下图中，位移“y”表示波的振幅。 系統振動中最大動態位移，稱為振幅。 概念辨析（振幅≠幅度）：.

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