为什么在光的反射定律中要用波函数来表示光的频率越大衍射现象越明显?

众所周知,光是电磁波,因此,应该说光学和电磁学共同对应于四大力学中的电动力学。题主也清楚这一点,只是“感觉电动力学讲得也不是很深”。在经典物理的范畴内,从物理基础的角度而言,电动力学确实涵盖了光学。举个例子,光的反射和折射定律,在光学里只是唯象定律,而在电动力学里,可从麦克斯韦方程组这样的基本原理严格地推导出来。但是,这并不意味着光学就完全被电动力学所取代。光学作为一门历史悠久、应用广泛的学科,有着属于自己的一些独特的课题,例如像差理论、光学仪器设计等,通常不是电动力学所关注的。光学始终都有自己的价值。如果已学过了电动力学,接下来有一本很好的进阶书就是Born & Wolf的名著《Principles of Optics》(有中译本《光学原理》)。这本书被誉为光学圣经,作者Born就是提出波函数概率诠释的那位,书的水准毋庸置疑。这本书的副标题是“Electromagnetic theory of propagation, interference and diffraction of light”,说得很清楚,就是在电磁理论的基础上去讨论光学,题材就比一般的电动力学书广泛多了。这本书篇幅较长,英文版近千页,中文版也有八百页,看起来比较花时间。还有一本梁铨廷的《物理光学》,内容相近,篇幅不到四百页,也很不错。另一个进阶的方向就是量子光学。这需要先学过量子力学,量子光学就是拿量子力学的方法来研究光的量子特性、光和原子的相互作用等等,而且会涉及到较前沿的课题如量子信息、量子纠缠及非局域性、量子相干与测量理论、玻色-爱因斯坦凝聚等。这方面好书很多,例如,Scully & Zubairy,Walls & Milburn,Meystre & Sargent III,Mandel & Wolf(没错,还是刚才那个Wolf)等。还有一本M. Fox的《Quantum Optics: An Introduction》,是我见过的最浅易的量子光学书,用来入门是最合适的。我所知有限,暂且说这么多吧。光学的题材包罗甚广,既有非常基础性的问题,也有非常应用性的问题。方法也变化多端,经典的、半经典的、量子的方法都各有用武之地。学海无涯,而人的精力有限,我觉得还是需要定个大概方向,才好去深入钻研。}

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