【摘要】：19世纪，麦克斯韦在系统地总结了法拉第等前人对电磁现象研究成果的基础上，建立了电磁理论，从而揭示了光和电磁现象的统一性，人们认识到光是一种电磁波。电磁波包括无线电波、微波、X射线和γ射线等，这些电磁波本质上是一样的，只是频率或波长有很大差别，图1-1是按照波长或频率的顺序把这些电磁波排列起来，即所谓电磁波谱。其中波长分布在400～780nm范围的，是人眼能感受到的电磁波，称可见光。
19世纪，麦克斯韦在系统地总结了法拉第等前人对电磁现象研究成果的基础上，建立了电磁理论，从而揭示了光和电磁现象的统一性，人们认识到光是一种电磁波。
电磁波包括无线电波、微波、X射线和γ射线等，这些电磁波本质上是一样的，只是频率或波长有很大差别，图1-1是按照波长或频率的顺序把这些电磁波排列起来，即所谓电磁波谱。其中波长分布在400～780nm范围的，是人眼能感受到的电磁波，称可见光。
图1-1 电磁波谱
变化着的电场与磁场在空间中的传播形成了电磁波，描述电场与磁场的两个物理量电场强度E和磁场强度H同位相且相互垂直，并与光的传播方向垂直，所以光波是横波。用k代表光波的传播方向的单位矢量，则E、H和k 三个矢量总构成一个右旋直角坐标系，如图1-2所示。
图1-2 电磁波的传播
E与H幅值成比例，用E0和H0代表E与H的幅值，则E0和H0有如下比例关系：
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式中，ε，μ为光波所在介质的介电常数和磁导率，由此可知，知道了E也就知道了H，实验表明，在电场强度E和磁场强度H这两个物理量中，引起视觉效应和感光作用的是电场强度E，因此，我们把电矢量E称为光矢量，并在以后讨论中用E来表征光波。
波的强弱是用能流密度来衡量的，即用波印廷矢量
式(1-2)给出了光波的瞬时能流密度，由于E和H随时间迅速变化，实际中重要的是它在一个周期内的平均值。对于单色平面光波平均能流密度为
即光波中的能流密度正比于光矢量振幅的平方，在实际工作中，测量和研究的一般是某接收面上的相对强度，因而，我们把某接收面上的相对平均能流密度定义为光强I：
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