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       科學家必須在龐雜的經驗事實中抓住某些可用精確公式來表示的普遍特征，由此探求自然界的普遍原理。

                              ——愛因斯坦（A.Einstein）

       光是一種電磁波，即由密切相關的電場和磁場交替變化形成的一種偏振橫波，它是電波和磁波的結合。它的電場和磁場隨時間不斷地變化，分別用Ex和Hy表示，在空間沿著z方向并與z方向垂直向前傳播，這種波稱為行波，如圖2.2.1所示。由于電磁感應，當磁場發(fā)生變化時，會產生與磁通量的變化成比例的電場；反過來，電場的變化也會產生相應的磁場。并且Ex和Hy總是相互正交傳輸。最簡單的行波是正弦波，沿z方向傳播的數學表達式為

式中，Ex是時間t在z方向傳輸的電場；Eo是波幅；ω是角頻率；k是傳播常數或波數，k=2π/λ，這里λ是波長；φo是相位常數，它考慮到在t=0和z=0時，Ex可以是零也可以不是零，這要由起點決定。（ωt-kz+φo）稱為波的相位，用?來表示。

圖2.2.1   電磁波是行波，電場Ex和磁場Hy隨時間不斷變化，在空間沿著z方向總是相互正交傳輸

       由電磁理論可知，隨時間變化的磁場總是產生同頻率隨時間變化的電場（法拉第電磁感應定律）；同樣，隨時間變化的電場也總是產生同頻率隨時間變化的磁場。因此電場和磁場總是以同樣的頻率和傳播常數（ω和k）同時相互正交存在，如圖2.2.1所示，所以也有與式（2.2.1）類似的磁場Hy行波方程，通常我們用電場Ex來描述光波與非導電材料（介質）的相互作用，下文凡提到光場就是指電場。