最新激光原理与技术--第一章 辐射理论概要与激光产生的条件PPT课件.ppt

《最新激光原理与技术--第一章 辐射理论概要与激光产生的条件PPT课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、激光原理与技术--第一章辐射理论概要与激光产生的条件目录.前言二．1.1光的波粒二象性1.1.1光波（1）光的偏振性（2）光速、频率和波长三者的关系（3）单色平面波三.后记粒子学说波动学说光的属性的探讨1.1光的波粒二象性100多年后，波动学说发展，1864年麦克斯韦建立了普遍的电磁波方程。麦克斯韦方程组詹姆斯·克拉克·麦克斯韦麦克斯韦方程组的积分形式反映了空间某区域的电磁场量(D、E、B、H)和场源(电荷q、电流I)之间的关系。爱因斯坦光子说的提出，统一了光的属性的学说早在1900年，M.普朗克解释黑体辐射能量分布时作出量子假设，物质振子与辐射之间的能量交换是

2、不连续的，一份一份的，每一份的能量为hv；1905年阿尔伯特·爱因斯坦进一步提出光波本身就不是连续的而具有粒子性，爱因斯坦称之为光量子；爱因斯坦爱因斯坦康普顿光电效应以及康普顿效应等无可辩驳的证实了光是一种粒子．圆屏衍射圆孔衍射钢针的衍射增透膜薄膜干涉镜面检测光的干涉和衍射现象表明光确实是一种波光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性光的波粒二象性双缝干涉实验曝光量很少——胶片上是一些不规则的分布的点子——粒子性曝光很大——胶片上出现明暗相间的条纹——波动性光波是概率波——明条纹是光子到达概率大出，暗条纹是光子到达概率小处，是符合波动规律康普顿效应光电效应

3、光的干涉和衍射现象——说明光具有粒子性说明具有波动性光具有波粒二象性光的波粒二象性少数光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性在传播过程中波动性显著，在于物质作用是粒子性显著波长越长，波动性显著，波长越短，粒子性显著。1．光子既不是经典的波（惠更斯波），也不是经典的粒子（牛顿弹性球）。光是客观世界物质形式之一。2．光的波粒二象性最好地反映了自然科学中的矛盾统一性，对立依存的唯物辩证思想和奇异和谐美。由此使人类对微观世界的认识大步向前。A揭示了波动性，光子性是光的客观属性B光是电磁波相关现象：干涉、衍射；C光是粒子流相关现象：具有特有的能量、质量D统一关

4、系，二者一致光的波粒二象性1自然光E在xoy平面内均匀角度分散在平面角内，平面均匀分布，彼此之间无相位关联32自然光E在xoy平面内均匀角度分散在平面角内，平面均匀分布，彼此之间无相位关联1.1.1光波1.1.1光波光波是一种电磁波，是E和B的振动和传播。如图（1-1）所示。习惯上常把电矢量叫做光矢量图（1-1）电磁波的传播1、光的偏振性Ex(1)线偏振光ExyEy(2)自然光z传播方向电磁波磁场磁矢量B电场电矢量E（约定为光矢量）空间周期λT、λ、k三者满足右手螺旋关系从E转向B大拇指指向k的方向时间周期T空间传播k波矢量右手螺旋定则2、光速、频率和波长三者的

5、关系(2)光速(3)频率和周期：光矢量每秒钟振动的次数(4)三者的关系在真空中各种介质中传播时，保持其原有频率不变，而速度各不相同3、单色平面波(1)平面波波阵面或同相面：光波位相相同的空间各点所连成的面平面波：波阵面是平面(2)单色平面波：具有单一频率的平面波准单色波:实际上不存在完全单色的光波，总有一定的频率宽度，如称为准单色波。理想的单色平面波（简谐波）设真空中电磁波的电矢量在坐标原点沿x方向作简谐振动，磁矢量在y方向作简谐振动，频率均为，且t=0时两者的初位相均为零。则、的振动方程分别为:其中，U为场矢量大小，代表或的大小，U0为场矢量的振幅。单色平面波

6、(1)平面波(2)单色平面波：具有单一频率的平面波波阵面或同相面：光波位相相同的空间各点所连成的面平面波：波阵面是平面准单色波:实际上不存在完全单色的光波，总有一定的频率宽度，如称为准单色波。理想的单色平面波（简谐波）两式统一写为：其中，U为场矢量大小，代表或的大小，U0为场矢量的振幅。设真空中电磁波的电矢量在坐标原点沿x方向作简谐振动，磁矢量在y方向作简谐振动，频率均为，且t=0时两者的初位相均为零。则、的振动方程分别为:(2)单色平面波：具有单一频率的平面波波场中z轴上任一点P的振动方程，设光波以速度c向z方向传播图（1-1）电磁波的传播分析：(a)z一定时

7、，则U代表场矢量在该点作时间上的周期振动(c)z、t同时变化时，则U代表一个行波方程，代表两个不同时刻空间各点的振动状态。从下式可看出，光波具有时间周期性和空间周期性。时间周期为T，空间周期为；时间频率为1/T，空间频率为1/(b)t一定时，则U代表场矢量随位置的不同作空间的周期变化简谐波是具有单一频率的单色波，但通常原子发光的时间约为10－8s，形成的波列长度约等于3m，因此它的波列长度有限即必然有一定的频率宽度。(3)平面波的复数表示法光强线偏振的单色平面波的复数表示：光强：光强与光矢量大小的平方成正比，即或复振幅:模量代表振幅在空间的分布，辐角(-k

8、z)代表位相在空间的分布