物理光学教程 第一章 光波的基本性质
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第一章 光和光的传播§1光和光学一、光的本性光是一种波长极短、频率极高的电磁波,具有波粒二象性: 光在传播过程中,表现出波动性;光在与物质相互作用过程中表现出光的粒子性(量子性)。
二、 光源与光谱(1)热(辐射)光源 热能转变为辐射的光源。
任何温度下,任何固体或液体中原子、分子热运动能量改变时辐射出各种波长的电磁波(光波)。
光波为连续谱。
如太阳,白炽灯等。
由于物体辐射总能量及能量按波长分布都决定于温度,所以称为热辐射。
注意:1.物体由大量原子组成,热运动引起原子碰撞使原子激发而辐射电磁波。
原子的动能越大,通过碰撞引起原子激发的能量就越高,从而辐射电磁波的波长就越短。
2.任何物体在任何温度下都有热辐射,波长自远红外区连续延伸到紫外区(连续谱)。
(2)非热光源A 气体放电光源B 金属蒸气电弧光源C 固态发光体 —红宝石 蓝宝石 YAG 激光器D 同步辐射光源:高强度,宽波谱,高准直性,脉冲性,偏振性 三、热光源与非热光源的区别(1)本质上 在热光源中是原子、分子的热运动能量转化为光辐射;而非热光源是电子跃迁产生辐射。
(2)光谱上 热光源为连续谱;而非热光源是各原子独立发光,为分立的线光谱。
(3)温度上 热光源辐射的光谱与物质无关,强度与物质的表面温度有关;而非热光源与温度无关。
四、光强A.能流:单位时间内垂直通过某一面积 S 的能量.B.平均能流:能流也是周期性变化的,其在一个周期内的平均值称为平均能流。
能流(功率)单位:瓦特WC.能流密度 ( 光的强度 ) 单位时间,垂直通过单位面积的平均能量。
注意:在波动光学中常把振幅的平方所表征的光照度叫光强度。
五、 光谱W wSu =W wSu =WI S=u A 2221ωρ=2A I =光谱:非单色光的光强按波长的分布 i ~ λ.有连续光谱,线状光谱,带状光谱谱线宽度 Δλ:单位波长区间的光强,又称为谱密度。
六、光是电磁波的一部分(1)长波段表现出显著的波动性。