物理光学

物理学において、物理光学、または波動光学は、干渉、回折、偏光、および幾何光学の光線近似が有効でないその他の現象を研究する光学の分野です。この用法では、コヒーレンス理論のサブ分野で研究される光通信における量子ノイズなどの影響は含まれない傾向があります。

物理光学は、光学、電気工学、応用物理学で一般的に使用される近似法の名前でもあります。この文脈では、波動効果を無視する幾何光学と、正確な理論である全波電磁気学の中間的な方法です。「物理的」という言葉は、幾何光学や光線光学よりも物理的であるという意味であり、正確な物理理論であるという意味ではありません。^{[1] : 11–13}

この近似は、光線光学を使用して表面上のフィールドを推定し、そのフィールドを表面上で積分して透過フィールドまたは散乱フィールドを計算することから成ります。これは、問題の詳細が摂動として扱われる点で、ボルン近似に似ています。

光学では、回折効果を推定する標準的な方法です。無線では、この近似は光学効果に似たいくつかの効果を推定するために使用されます。いくつかの干渉、回折、偏光効果をモデル化しますが、偏光に対する回折の依存性はモデル化しません。これは高周波近似であるため、無線よりも光学の方が正確であることがよくあります。

光学では、通常、レンズ、ミラー、または開口部上の光線推定フィールドを積分して、透過フィールドまたは散乱フィールドを計算します。

レーダー 散乱では、これは通常、散乱体の前面、つまり幾何学的に照らされた部分にある各点の電流と同様の材料の接線平面で見られる電流を取ることを意味します。影になっている部分の電流はゼロとみなされます。近似散乱場は、これらの近似電流を積分することで得られます。これは、大きく滑らかな凸形状の物体や損失のある（反射率の低い）表面に役立ちます。

光線光学場または電流は、回折およびクリーピング波の計算によって補足されない限り、エッジまたは影の境界付近では通常正確ではありません。

物理光学の標準理論では散乱場の評価にいくつかの欠陥があり、鏡面方向から離れると精度が低下します。^{[2] [3]} 2004年に導入された改良理論では、導電性散乱体による波の回折に関する問題に正確な解が与えられています。^[2]

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• 光学の歴史
• 負の屈折率を持つメタマテリアル

• Serway, Raymond A.; Jewett, John W. (2004).科学者とエンジニアのための物理学 (第 6 版) . Brooks/Cole. ISBN 0-534-40842-7。
• アフマノフ、A;ニキチン、S. ユウ (1997)。物理光学。オックスフォード大学出版局。ISBN 0-19-851795-5。
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• Asvestas, JS (1980 年 2 月)。「電磁散乱における物理光学法」。Journal of Mathematical Physics 21 ( 2): 290–299。Bibcode : 1980JMP ....21..290A。doi :10.1063/1.524413。

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