本文介紹了光學波動中的波動概述、波前等幾個概念。

波動概述

所謂波動是指振動在空間的傳播形式。波場中每點的物理狀態隨時間作周期性的變化，而在每瞬時，場中各點物理狀態的空間分布也呈現一定的周期性，因此，我們說波動具有時間和空間雙重周期性。同時伴隨著波的傳播，總有能量的傳輸，這樣，具有時空雙重周期性的運動形式和能量的傳播，是一切波動的基本特性。

波場的幾何描述通常使用波面和波線的概念。在同一振源的波場中，擾動同時到達的各點具有相同的相位，這些點的軌跡是一曲面，稱為波面（或波陣面）。一般說來波面是三維空間里的曲面族。波面為球面的叫做球面波(圖1-1（a）)，波面為平面的波，叫平面波（圖1-1（b））。

我們設想在波場中給出一線族，它們每一點的切線方向代表該點波擾動的傳播的方向（或代表能量流動的方向）。這樣的線族，稱為波線，在各向同性媒質中，波線總是與波面正交的。所謂“光線”就是光波的波線。在各向同性媒質中情況比較復雜，波線與波面一般不是正交。

波前的概念

“波前”一詞，常指一個等相面（波面）。一列波攜帶著許多信息，如頻率ω波長λ和傳播方向以及振幅分布、位相分布、傳播速度等等。對于單色的定態波場，這些信息全部包含在三維的復振幅分布函數中了。然而通常光學系統的一個元件只和波場中某個波前打交道，也就是說，與它有關的只是這個波前上的信息。至于波前上各種信息中哪些能被接收，或引起什么效果，都取決于接收器件的性能。

波的迭加原理

一列波在空間傳播時，在空間的每一點都引起振動。當兩列或多列波在同一空間傳播時，空間各點都參與每列波在該點引起的振動。當兩列（或多列）波同時存在時，在它們的交迭區域內每點的振動是各列單獨在該點產生的，這就是波的迭加原理。所以波的迭加就是空間每點振動的合成問題。

波的干涉

波的迭加引起了強度的重新分布。這種因波的迭加而引起強度重新分布的現象，叫做波的干涉。

一般可把干涉條件歸納為三條：

其一，頻率相同；

其二，存在相互平行的振動分量；

其三，位相差δ（P）穩定。

每個原子或分子先后發射的不同波列，以及不同原子或分子發射的各個波列，彼此之間在位相上沒有什么聯系，因此普通光源是不相干的。

審核編輯：黃飛