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第一章光与物质相互作用基础11.光的波动理论与光子学说2.物质的微观结构与能量状态3.热辐射的一般概念4.黑体辐射5自发辐射受激吸收和受激辐射5.自发辐射、受激吸收和受激辐射66.谱线形状与宽度7.均匀加宽与非均匀加宽第一节光的波动理论与光子学说1.光的属性Fight of light1Fi h f li h2.麦克斯韦方程Wave nature of light2Wave nature of light3.爱因斯坦光量子假说Particle nature of lightg 4.波粒二象性Particle-Wave DualityFight About Light –I ：Pre-Newton Era（1600-1700）•Snell’s law-Law of refraction发现光的折射定律笛卡尔假设光是粒子，在光密介质中速度更快提出动量守恒几何学之父反对笛卡尔的看法Fight About Light –II：Post-Newton Era（1700-1800）•Snell’s law-Law of refractionS ll’l L f f i认为光是波动导出Huygens原理倾向于光是粒子运动学三大定律Post-Young Era（1800-1900）双狭缝实验，光的干涉证明光是波动•光是电磁波波动说解释绕射现象解释光通过大于波长的障碍菲涅耳物产生阴影证明光会有横向振动麦克斯韦推测光是电磁波赫兹实验证明电磁波的存在，光是电磁波的一种Post-Einstein Era（1900-）1905年，延伸了Plank的观点，认为：190年延伸了的观点认为光的吸收与发射时，能量是量子化的；光的吸收与发射时能量是量子化的；Photon，光子的概念利用量子化概念彻底解释光电效应•E----电场强度•B----磁感应强度D H•D----电位移矢量•H----磁场强度0)D=ε0E+P •P----H=(B/µ0 ) –M •M----电极化强度磁化强度边界条件1212()n n ss D D n D D σσ−=⋅−==r r r r r r 或(1-1-17)(1-1-18)1212()00n nB B n B B E E n E E =⋅−=×−=r r r 或(1118)或(1-1-19)12121212()()t tt t s s H H J n H H J −=×−=r r r r 或(1-1-20)s n σ：电荷面密度：表示法线方向s J t r ：面电流密度：表示切线方向电磁波的有关性质(1) 光是种横波(1)光是一种横波横波：光波的振动方向与波的传播方向垂直（3）时谐变电磁场0cos R m t z ΕΕωβϕ−+−−−+均匀平面波：(z,t)=()（1-1-25）(t)00()()e e =R []R []j t z j z j t m m z ee e ωβϕβϕωΕΕΕ−−= 复数表示法：(z,t)0()j m m j t e βϕωΕΕ= 定义复振幅：(z t)e R []m e ΕΕ=(z,t)采用复振幅表示方法，波动方程可简化为：2k ΕΕ→→∇2r）+r）=0 亥（）（）亥姆霍兹方程2.光子的状态描述）相体积描述光子状态能被分辨的最小尺度（1）相体积：描述光子状态能被分辨的最小尺度。
