从矢量理论到标量理论

Maxwell方程组是矢量理论的基础和出发点,当空间中没有自由电荷时,Maxwell方程组可以表示为:


python 标量衍射_1024程序员节

Maxwell方程组

python 标量衍射_标量_02

python 标量衍射_标量_03



推导过程如下所示:


python 标量衍射_标量_04

推导过程

与理想情况下的矢量波动方程相比,中间多了各分量相互耦合的项,无法用标量去代替。在这种情况下,只能采取一定程度的近似。

另外,若光波在一种均匀的介质中传播,在两种介质的分界面上,由于边界条件的存在使得电场矢量与磁场矢量之间会发生一定程度的耦合,其各分量也同样会耦合,这时也需要采取一定程度的近似才能得到与实际情况偏差不大的标量波动方程。