python光学仿真相速度和群速度计算理解学习 python光学仿真相速度和群速度

波动模型
相速度
群速度

从编程的角度来说，波动光学在某些情况下可以简单地理解为在光线模型的基础上，引入一个相位项。

波动模型一般来说，三个特征可以确定空间中的波场：频率、振幅和相位，故光波场可表示为：

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import numpy as npimport matplotlib.pyplot as pltfrom mpl_toolkits.mplot3d import Axes3Dz = np.arange(15,200)*10#单位为nmx = np.arange(15,200)*10x,z = np.meshgrid(x,z)#创建坐标系E = 1/np.sqrt(x**2+z**2)*np.cos(2*np.pi*np.sqrt(x**2+z**2)/(532*1e-9))fig = plt.figure()ax = Axes3D(fig)ax.plot_surface(x,z,E)plt.show()

其结果如图所示

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相速度 【python光学仿真相速度和群速度计算理解学习】

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该式表示各等相位面前进的速度，为相速度。

群速度

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假设两列波的波长分别为532nm和600nm，则在同一时刻，不同位置处的光波振幅可通过python画出

def wavePacket(d = [532e-9,600e-9]):d = np.array(d)k = 2*np.pi/d#波数dk = k[0]-k[1]#波数差bk = k[1]+dk/2#平均波数z = np.arange(10000)/1e9#位置为0到10umE0 = np.cos(-k[0]*z)E1 = np.cos(-k[1]*z)E = E0+E1#E = 2*np.cos(-dk/2*z)*np.cos(-bk*z)fig = plt.figure()plt.plot(z,E0,'--',color='red',label='E0')plt.plot(z,E1,'--',color='blue',label='E1')plt.plot(z,E,'-',color='green',label='E')plt.legend()plt.show()