當光波長與顆粒尺寸相當時,幾何光學是否依然適用?

時間 2021-05-30 16:16:17

1樓:雅俗共賞

不太能勝任。(或者說難以解釋部分物理現象,存在有更好的方式)幾何光學其實是以光波長看做無窮大為基礎的,可以研究折射,反射等現象。

在光波長和顆粒尺寸接近時,衍射效應顯著,幾何光學已經不適用,進而應當運用物理光學(波動光學)。

《Fundamentals of photonics》

2樓:潘安

當光波長與顆粒尺寸相當時,幾何光學是否依然適用?

不知道你是怎麼樣理解的「適用」。波動性和粒子性是客觀的性質,不會因為數量多寡而有不同。只是從人的角度觀察,顯著性與否。幾何光學的射線理論在這個尺度下就不能很好地描述現象了。

當一束光線的波長與顆粒粒徑都在幾百奈米時,此時會發生公尺氏散射。除此之外,反射和折射是否依然可以用來研究光與顆粒的作用?

如果待測樣品的折射率不均勻尺度遠大於光波長的數量級,例如處理樣品邊界、樣品和探測器之間的區域時,則發生折射,反射等巨集觀的效應。此時更多考慮光的波動性。

如果尺度達到光波長數量級的待測樣品小塊間存在折射率的較大差異,光線除了按照幾何光學規律傳播發生反射和折射外,還會發生散射。此時更多考慮光的粒子性,同時待測樣品也要被看作是由亞微公尺或微公尺量級尺度的離散顆粒組成。

詳見潘安:Pan Group生物光子學講義(二):光與物質相互作用