H光的特性(精)

第15卷　第1期强激光与粒子束Vol.15,No.1 2003年1月HIGH POWER LASER AND PAR TICL E B EAMS Jan.,2003　文章编号:　100124322(2003)0120017204HF/DF 激光传输的大气衰减特性Ξ曹百灵,　邬承就,　饶瑞中,　魏合理,　袁怿谦,　龚知本(中国科学院安徽光学精密机械研究所,国家863计划大气光学重点实验室,安徽合肥,230031) 摘　要:　大气中的水汽对DF 激光主要强线的吸收相对较小,而HF 激光的大多数谱线受水汽和CO 2分子等的吸收较大。

利用较新的HITRAN96数据库和我国不同地区的气象资料,采用逐线积分法计算了HF/DF 激光的大气衰减情况。

所选的谱线中,在合肥地区(年平均),HF 的水汽吸收系数最大值可达到10km -1的数量级,二氧化碳吸收系数最大可达10-4～10-3km -1量级,P 2(8)线吸收最弱;DF 激光水汽吸收系数最大值可达到10-1km -1,比HF 低2个量级,且随高度衰减很快,10km 处就到10-5～10-4km -1量级,P 2(8)线吸收最弱。

在我国,由南向北,由夏季到冬季,水汽浓度减少,大气对HF/DF 激光的吸收率也相应地递减。

关键词:　HF/DF 激光;　激光大气传输;　吸收系数;　吸收率 中图分类号:　O433.1 文献标识码:　A HF/DF 激光的出现和研究开始于60年代,在化学激光的研究领域中占有极为重要的地位,后来逐渐发展成重要的高功率化学激光器。

已有许多工作者对HF/DF 激光各谱线的大气气体分子吸收及衰减情况作了理论计算[1～4]和实验测量[4～6],但这些理论计算大都是在模式大气[3]条件下。

我们利用国内一些地区的气象资料,对HF/DF 激光一些主要谱线的大气吸收和衰减情况作了计算,进行了比较和分析。

1　HF/DF 激光的光谱分布 HF/DF 化学激光器属于双原子分子振动跃迁激光器。

光知识点归纳光的折射知识点一、反射定律和折射定律1．光的反射(1)反射现象：光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时，一部分光会返回到第1种介质的现象。

(2)反射定律：反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角。

2．光的折射(1)折射现象：如图所示，当光线入射到两种介质的分界面上时，一部分光被反射回原来介质，即反射光线OB。

另一部分光进入第2种介质，并改变了原来的传播方向，即光线OC，这种现象叫做光的折射现象，光线OC称为折射光线。

(2)折射定律：折射光线跟入射光线与法线在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比。

即sinθ1sinθ2＝n12，式中n12是比例常数。

3．光路可逆性在光的反射和折射现象中，光路都是可逆的。

如果让光线逆着出射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线出射。

知识点二、折射率1．定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫这种介质的折射率．定义式：n ＝sin θ1sin θ2. 2．意义：反映介质的光学性质的物理量．折射率越大，光从真空射入到该介质时偏折越大．3．折射率与光速的关系：某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c 与光在这种介质中的传播速度v 之比，即n ＝c v ，任何介质的折射率都大于1.知识点三、插针法测定玻璃的折射率1．实验原理：如图所示，当光线AO 1以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO 1对应的出射光线O 2B ，从而求出折射光线O 1O 2和折射角θ2，再根据n ＝sin θ1sin θ2或n ＝PN QN ′算出玻璃的折射率。

2．实验器材：玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器(或圆规)、三角板、铅笔。

3．实验步骤(1)将白纸用图钉钉在木板上。

(2)在白纸上画出一条直线aa ′作为界面(线)，过aa ′上的一点O 画出界面的法线NN ′，并画一条线段AO 作为入射光线，如图。

氦和氢离子注入含表面绝缘层单晶硅引起的损伤及发光性质高剂量轻气体离子注入Si基材料可以诱发一系列现象。

如气泡、表面发泡和表面剥离等。

研究这些现象对于气体离子与固体相互作用的基本过程以及气体离子注入在现代微电子器件中的应用具有重要的理论和实践意义。

本论文运用轻气体离子注入含表面绝缘层单晶Si,借助于多种表面和微结构测试手段,详细研究了注入及随后的高温退火诱发的表面损伤及微观缺陷形成和热演变规律,并探讨了表面损伤形成的可能机制。

同时还研究了轻气体注入这类材料的发光特性及可能的发光机制。

具体研究内容及结果如下:(1)采用5×1016/cm~2,160 keVHe和1×1016/cm~2,110 keVH离子双注入Si_3N_4/Si 样品。

借助于扫描电子显微镜(SEM),光学显微镜(OM)和原子力显微镜(AFM)研究了表面损伤及热演变规律。

通过横截面试样透射电子显微镜(XTEM)观测了样品内部缺陷的分布。

表面损伤研究结果表明,He和H双离子联合注入Si_3N_4/Si 样品会诱发一系列的表面现象且强烈依赖于退火温度。

注入态样品未观测到任何表面效应。

经过500oC退火,样品表面会出现单层剥离,它对应于表面Si_3N_4层的剥离。

而退火温度增加到600oC及以上时,除了Si_3N_4层剥离之外,还观测到了表面发泡、注入硅层的剥离现象,即出现了两层剥离现象。

气体离子注入Si_3N_4/Si样品诱发的两层剥离现象尚未见文献报导。

XTEM结果表明,H离子的附加注入促进了氦泡在高温退火下的有效生长,导致气泡间连通的发生。

增加的气压导致连通区,连通区域的形变向表面传递是样品表面发生剥离的主要原因。

另外,借助于形变产生的应力,并考虑到Si_3N_4材料的机械力学性能对单层剥离现象可能的机制进行了探讨。

(2)在相同的注入条件下,对SiO_2/Si样品进行了相似的研究。

表面损伤研究结果表明,He和H离子注入仅仅在600oC以上退火温度使样品表面产生了发泡。

光纤特性实验研究一、光纤耦合及光纤器件传输效率测试实验光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。

前香港中文大学校长高锟和George A. Hockham首先提出光纤可以用于通讯传输的设想，高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖A】实验原理1.光纤的结构纤芯材料的主体是二氧化硅，里面掺极微量的其他材料，例如二氧化锗、五氧化二磷等。

掺杂的作用是提高材料的光折射率。

纤芯直径约5~~75μm（芯径一般为50或62.5μm）。

光纤外面有低折射率包层，包层有一层、二层（内包层、外包层）或多层（称为多层结构），但是总直径在100~200μm上下（直径一般为125μm）。

包层的材料一般用纯二氧化硅，也有掺极微量的三氧化二硼，最新的方法是掺微量的氟，就是在纯二氧化硅里掺极少量的四氟化硅。

掺杂的作用是降低材料的光折射率。

这样，光纤纤芯的折射率略高于包层的折射率。

两者折射率的区别，保证光主要限制在纤芯里进行传输。

包层外面还要涂一种涂料，是加强用的树脂涂层，可用硅铜或丙烯酸盐。

涂料的作用是保护光纤不受外来的损害，增加光纤的机械强度。

光纤的最外层是套层，它是一种塑料管，也是起保护作用的，不同颜色的塑料管还可以用来区别各条光纤。

2.光纤的数值孔径概念：入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。

这个角度就称为光纤的数值孔径。

光纤的数值孔径大些对于光纤的对接是有利的。

不同厂家生产的光纤的数值孔径不同。

3.光纤的种类：A.按光在光纤中的传输模式可分为：单模光纤和多模光纤。

多模光纤：中心玻璃芯较粗（50或62.5μm），可传多种模式的光。

但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。

例如：6 00MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。

因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。

单模光纤：中心玻璃芯较细（芯径一般为9或10μm），只能传一种模式的光。

教学目标 掌握惠更斯-菲涅耳原理；波的干涉、衍射和偏振的特性,了解光弹性效应、电光效应和磁光效应。

掌握相位差、光程差的计算,会使用半波带法、矢量法等方法计算薄膜干涉、双缝干涉、圆孔干涉、光栅衍射。

掌握光的偏振特性、马吕斯定律和布儒斯特定律，知道起偏、检偏和各种偏振光。

教学难点 各种干涉和衍射的物理量的计算。

第十三章 光的干涉一、光线、光波、光子在历史上，光学先后被看成“光线"、“光波”和“光子”，它们各自满足一定的规律或方程，比如光线的传输满足费马原理，传统光学仪器都是根据光线光学的理论设计的。

当光学系统所包含的所有元件尺寸远大于光波长时(p k =)，光的波动性就难以显现，在这种情况下,光可以看成“光线”，称为光线光学,。

光线传输的定律可以用几何学的语言表述，故光线光学又称为几何光学。

光波的传输满足麦克斯韦方程组，光子则满足量子力学的有关原理。

让电磁波的波长趋于零,波动光学就转化为光线光学，把电磁波量子化，波动光学就转化为量子光学。

二、费马原理光线将沿着两点之间的光程为极值的路线传播，即(,,)0QPn x y z ds δ=⎰三、光的干涉光矢量（电场强度矢量E )满足干涉条件的，称为干涉光。

类似于机械波的干涉，光的干涉满足:222010*********cos()r r E E E E E ϕϕ=++-1020212cos()r r E E ϕϕ-称为干涉项,光强与光矢量振幅的平方成正比，所以上式可改写为:12I I I =++(1—1）与机械波一样，只有相干电磁波的叠加才有简单、稳定的结果，对非干涉光有：1221,cos()0r r I I I ϕϕ=+-=四、相干光的研究方法（一)、光程差法两列或多列相干波相遇，在干涉处叠加波的强度由在此相遇的各个相干波的相位和场强决定。

能够产生干涉现象的最大波程差称为相干长度(coherence length ）。

设光在真空中和在介质中的速度和波长分别为,c λ和,n v λ，则,n c v νλνλ==，两式相除得n vcλλ=，定义介质的折射率为： c n v=得 n nλλ=可见，一定频率的光在折射率为n 的介质中传播时波长变短，为真空中波长的1n倍.光程定义为光波在前进的几何路程d 与光在其中传播的介质折射率n 的乘积nd .则光程差为(1)nd d n d δ=-=-由光程差容易计算两列波的相位差为21212r r δϕϕϕϕϕπλ∆=-=-- （1—2)1ϕ和2ϕ是两个相干光源发出的光的初相。

光的波动性与粒子性解密光的量子性质光，作为电磁辐射的一种，既具有波动性，又具有粒子性。

这一奇妙的双重性质在近代物理学研究中引起了广泛的关注与深入的探索。

本文将对光的波动性和粒子性进行解密，从而揭示光的量子性质。

一. 光的波动性光的波动性是指光的传播具有波动性质。

在光学研究发展初期，科学家们通过一系列实验观察到了光的干涉、衍射、折射等现象，这些现象都表明光是一种波动形式的电磁辐射。

比如Young实验证明了光的干涉，Fresnel衍射实验证明了光的波动性质。

光的波动性还可以通过光的频率和波长来描述。

频率指的是光波的振动次数，波长指的是在单位时间内光波传播的距离。

根据波长不同，人类眼睛能够感知到的光被分为不同的颜色，从红光到紫光波长逐渐减小。

二. 光的粒子性光的粒子性是指光的传播具有粒子-光子的性质。

20世纪初，物理学家爱因斯坦提出了“光子”这个概念，将光和具有粒子性质的物质进行了统一。

根据光的粒子性，光可以看作是由一连串的光子组成的，每个光子携带一定的能量。

光的粒子性的最有力的证据是光电效应。

根据光电效应，当光照射到金属上时，光子与金属表面的电子发生相互作用，使电子从金属表面被抽离出来。

这一过程表明光具有粒子性，并揭示了光的量子性质。

三. 光的量子性质光的量子性质是指光的能量具有离散化的特征。

根据量子力学理论，光的能量以量子的形式存在，能量的最小单位为光子。

光子的能量与光波的频率有直接关系，能量等于光波频率乘以一个常数h，即E = hν（E代表能量，ν代表频率，h为普朗克常数）。

光的量子性在现代技术和应用中具有广泛的应用价值。

量子光学技术利用光的量子特性，实现了高精度的测量、超高速通信和量子计算等。

光通信中的光纤传输、光存储技术等都离不开对光的量子性的充分理解和应用。

结论光既具有波动性，又具有粒子性，这种波粒二象性是光量子性质的基础。

光的波动性表现为干涉、衍射等波动现象，而光的粒子性通过光电效应得到验证。

光波光的特性与光的干涉光波（Light Wave）是一种电磁波，在光学领域中拥有许多独特的特性和行为。

本文将介绍光波的特性，并详细探讨光的干涉现象。

一、光波的特性光波作为电磁波，具有以下几个重要的特性：1. 光波的波长（Wavelength）：波长表示光波的周期性重复单位，通常用λ表示。

不同波长的光波对应不同的颜色，例如可见光中，红光的波长约为700纳米，紫光的波长约为400纳米。

2. 光波的频率（Frequency）：频率表示光波的周期数，通常用ν表示。

光波的频率与波长之间满足以下关系：速度 = 波长 ×频率，其中速度为光速，约为3×10的8次方米/秒。

3. 光波的振幅（Amplitude）：振幅表示光波能量的大小，也可以理解为光波的亮度。

振幅越大，光波越亮。

4. 光波的相位（Phase）：相位表示光波的起伏状态，用来描述光波的位置和变化情况。

不同相位的光波可以相互干涉，产生干涉现象。

二、光的干涉现象光波的干涉是指两个或多个光波相互叠加、相互作用的过程。

在特定条件下，干涉会产生明暗相间的条纹，揭示出光的波动性。

干涉现象常见的表现形式有两种：1. 干涉条纹（Interference Fringes）：当两束具有一定相位差的光波相互叠加时，会发生干涉，形成明暗相间的干涉条纹。

典型的干涉条纹实验是杨氏双缝实验，通过一个屏幕上的双缝将光波分为两束，在屏幕另一面观察到的干涉条纹。

2. 干涉色（Interference Colors）：当光束经过光学薄膜或由不同介质组成的薄层时，由于反射和折射的作用，会发生干涉现象，形成干涉色。

这种现象常见于薄膜干涉、牛顿环等实验中，给我们展示了光波的波动性和微弱变化。

三、光波的应用基于光波的特性和干涉现象，光学应用得以广泛发展，影响了众多领域。

以下是几个常见的光波应用：1. 波长选择器：利用干涉现象和不同波长的光波在厚度相同的薄膜中产生不同的相位差，可以实现波长选择和滤波功能。

h-bn吸光度折射率-回复什么是吸光度和折射率？吸光度和折射率是物质的光学性质之一，用于描述光在物质中的传播和被物质吸收的能力。

吸光度是指物质对特定波长或一定范围波长的光线的吸收程度。

当光通过物质时，物质会吸收一部分光的能量，而剩下的光则被传递或反射出来。

吸光度可以表示为透过样品的光线相对于透过空气或透明介质（参考物）的光线的衰减程度。

折射率是指光从一种介质传播到另一种介质时的光速变化比。

所谓折射，是指光束在穿过介质界面时发生的方向变化。

这个方向变化是由于介质的光密度不同而引起的，折射率是描述了这个光密度变化的量。

理解吸光度和折射率的关系吸光度和折射率之间存在一定的关系，它们都是光在物质中的传播特性，都与物质的光学性质有关。

吸光度和折射率的关系可以通过光的传播过程来理解。

当光通过物质时，部分光会被物质吸收，而剩下的光则会继续传播并折射出来。

吸光度反映了这种吸收过程的强度，而折射率则是光在物质中传播速度的度量。

根据光在物质中的传播速度状态，折射率可以分为绝对折射率和相对折射率。

绝对折射率是指光从真空传播到物质中的折射率，相对折射率是指光从一种物质传播到另一种物质的折射率。

相对折射率可以通过两种物质的绝对折射率之比来计算。

吸光度和折射率的测量方法吸光度的测量通常使用分光光度计。

分光光度计通过测量样品和参考物之间透过光的差异来确定吸光度。

分光光度计通过将光源的光束分成两个部分，分别照射样品和参考物，然后测量透过的光强度。

这种测量方法可以用于单一波长或多个波长的吸光度测量。

折射率的测量通常使用折射计。

简单的折射计通常由一个半球形透镜和一个刻度组成。

在测量过程中，透镜的一部分浸入待测物质中，根据光束的折射情况来测量折射率。

现代的折射计则使用更精确的技术，如自动化折射计或激光折射计。

应用领域和意义吸光度和折射率在许多领域有着广泛的应用。

在化学领域中，吸光度可以用来确定物质的浓度或反应的进程。

例如，分光光度法可以用来测量水中有机物或无机物的含量。