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       科學(xué)家必須在龐雜的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)中抓住某些可用精確公式來(lái)表示的普遍特征，由此探求自然界的普遍原理。

                              ——愛因斯坦（A.Einstein）

       光是一種電磁波，即由密切相關(guān)的電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替變化形成的一種偏振橫波，它是電波和磁波的結(jié)合。它的電場(chǎng)和磁場(chǎng)隨時(shí)間不斷地變化，分別用Ex和Hy表示，在空間沿著z方向并與z方向垂直向前傳播，這種波稱為行波，如圖2.2.1所示。由于電磁感應(yīng)，當(dāng)磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生與磁通量的變化成比例的電場(chǎng)；反過(guò)來(lái)，電場(chǎng)的變化也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的磁場(chǎng)。并且Ex和Hy總是相互正交傳輸。最簡(jiǎn)單的行波是正弦波，沿z方向傳播的數(shù)學(xué)表達(dá)式為

式中，Ex是時(shí)間t在z方向傳輸?shù)碾妶?chǎng)；Eo是波幅；ω是角頻率；k是傳播常數(shù)或波數(shù)，k=2π/λ，這里λ是波長(zhǎng)；φo是相位常數(shù)，它考慮到在t=0和z=0時(shí)，Ex可以是零也可以不是零，這要由起點(diǎn)決定。（ωt-kz+φo）稱為波的相位，用?來(lái)表示。

圖2.2.1   電磁波是行波，電場(chǎng)Ex和磁場(chǎng)Hy隨時(shí)間不斷變化，在空間沿著z方向總是相互正交傳輸

       由電磁理論可知，隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)總是產(chǎn)生同頻率隨時(shí)間變化的電場(chǎng)（法拉第電磁感應(yīng)定律）；同樣，隨時(shí)間變化的電場(chǎng)也總是產(chǎn)生同頻率隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)。因此電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是以同樣的頻率和傳播常數(shù)（ω和k）同時(shí)相互正交存在，如圖2.2.1所示，所以也有與式（2.2.1）類似的磁場(chǎng)Hy行波方程，通常我們用電場(chǎng)Ex來(lái)描述光波與非導(dǎo)電材料（介質(zhì)）的相互作用，下文凡提到光場(chǎng)就是指電場(chǎng)。