光子学与光电子学第3章 光的干涉及衍射
- 格式:ppt
- 大小:6.81 MB
- 文档页数:153
光电子学和光子学原理与实践S.o.kasap译文前沿这本教科书代表在光电材料,适合在电气工程物理本科水平(一半或一学期器件课程)和材料科学,工程部门。
它选择的主题在于讨论CD-ROM。
通常,学生就不会覆盖麦克斯韦方程中提到的文本,即便他们不常被用于发展这个原理。
假定该学生将学习基本的第一年或第二年的物理课程。
随着现代物理,并且会出现在几何光学基本概念中。
干扰,衍射。
而不是菲涅耳方程和概念,如群速度和群折射率。
典型的光电过程中会接触到基本的量子力学概念或许与基本利用半导体科学课程相结合。
我试图保持在一个半定量的水平,一般方法和各种证明没有进入详细的物理。
最多的话题最初通过直观的讲解介绍,使这一概念进行任何数学农业开发之前。
数学水平被假定为包括矢量,复数,以及局部分化,还有傅里叶变换。
一方面,我们需要以涵盖尽可能多,另一方面,专业的工程认证要求学生解决数值问题,并进行设计计算。
在编写文字,我试图以满足尽可能多的广度,从工程学位认证要求上。
我错过了很多的话题,但我也涵盖了许多,不过,毫无疑问,我自己有偏见的选择。
这本书有一个CD-ROM中包含了数字彩色大图在一个共同的便携式文档。
他们可以印上几乎任何彩色打印机,使投影胶片为教师和班级准备笔记的学生,所以他们没有在课堂上画图。
该图也已投入PowerPoint中直接交付讲座。
此外,还有众多选题和光盘等教育功能,遵循网络格式。
教员和学生将发现的选题很有用。
这些选定的课题已编制不同的作者和专家在光电作为独立章节。
他们涵盖了广泛的主题。
虽然其中一些主题被视为在研究生阶段和审查的特定区域。
也有在众多的选题属于初级阶段的本科生。
除了一些主题显示为拍摄有趣的文章重印颜色。
从各种教育期刊,如今天的物理权限。
物理世界,IEEE频谱,物理,激光聚焦,光子学和其他各种杂志和期刊美国杂志。
很多同事花时间阅读手稿的部分,并规定这做了一个更好的书很多有用的建议。
我特别感谢教授CHARBEL tannous。
第三章光的偏振和光与物质的相互作用光的电磁理论光是一种电磁波,是电磁场中电场强度E和磁场强度H的周期性变化在空间的传播,或者说,E矢量和H矢量的振动在空间的传播。
一般而言,电磁波是横波,E矢量和H矢量都与传播方向垂直。
实验:干涉和衍射光的波动性光的偏振光的横波性实验表明,产生感光作用和生理作用的是光波中的横向振动着的电矢量E: E矢量:光矢量E振动:光振动本章研究:光的偏振和光与物质的相互作用过程。
§3 - 1 自然光和偏振光一光的偏振态纵波:通过波的传播方向所作的平面内的运动情况都是相同的,波的振动对传播方向具有对称性。
横波:把通过波的传播方向并包含振动矢量在内的平面称为振动面,波的振动563方向对传播方向不具有对称性。
偏振:振动方向对传播方向的不对称性。
这是横波区别于纵波的一个最明显的标志。
平面偏振光:光矢量的振动只限在包含传播方向的某一个确定的平面内,则这种偏振态称为平面偏振(线偏振),该平面称为偏振面。
(图3 - 1 ( c ))椭圆(圆)偏振光:当两振动面互相垂直并有固定位相关系的线偏振光叠加之后的光矢量,以圆频率ω作旋转运动,矢量端点描出一椭圆(图3 - 1 ( d ))。
右旋椭圆偏振光:光矢量顺时针旋转(迎着光线看)左旋椭圆偏振光:光矢量反时564针旋转(迎着光线看)自然光:无限多个振幅相等、振动方向任意、彼此之间没有固定相位关系的光振动的组合。
普通光源的发光来自大量原子的随机光辐射,每一波列的振幅、相位和振动方向都不能显示出在哪一个值和在哪一个方向上更占优势。
普通光源所发出的光对于其传播方向轴对称分布,其光矢量在与光的传播方向垂直的平面(纸面)上的分布如图3- 1 ( a )所示。
部分偏振光:光波包括了一切可能方向的横振动,但不同方向上的振幅不同。
在某一方向上的振幅最大,与之正交的方向上振幅最小。
图3- 1 ( b )565( a ) ( b ) ( c ) ( d ( e )图3- 1 自然光和偏振光的光矢量分布566567二 二 偏振光的产生1、 射和折射时的偏振现象自然光在任意两种各向同性介质的分界面上发生反射和折射时,反射光和折射光皆部分偏振光2.二向色性有些晶体对不同方向的电磁振动具有选择吸收的性质。
光子学技术中的光学干涉技巧光子学技术是利用光子的性质进行研究和应用的学科,广泛应用于光学通信、光子计算和光电子学等领域。
光学干涉技巧是光子学技术中的重要组成部分,通过干涉现象,可以实现光的调制、测量以及信息传输等功能。
本文将介绍光学干涉技巧的基本原理、分类和应用。
一、基本原理光学干涉是指两束或多束光波相互叠加产生的干涉现象。
当两束或多束光波在空间中相遇时,会产生干涉条纹,其强度和颜色取决于光波的相位差和振幅比。
相关的光学干涉技巧主要基于以下原理:1. 光波叠加原理:光波的叠加遵循波动理论,两束光波叠加时,相位相同的区域会增强,相位相差180°的区域会相消。
2. 相位差引起的干涉:当两束光波具有相差为整数倍的相位差时,会形成明暗相间的干涉条纹。
相位差的改变可以通过改变光程差或引入相位调制器等实现。
3. 波前重建与波面变换:通过适当控制光波的偏振、波长和干涉元件的位置,可以实现波前的重建和波面的变换,进而实现光的聚焦、调制和探测等应用。
二、分类根据实现光学干涉的光路特点和应用需求,光学干涉技巧可以分为以下几类:1. 干涉仪器与装置:如迈克尔逊干涉仪、马赫-曾德尔干涉仪等。
这些仪器通过分束镜、反射镜和光程差变化等组件,将入射光波分为两束或多束,再将它们重新叠加,利用干涉现象测量空间间距、表面形貌、折射率等物理量。
2. 光学调制器:如空间光调制器(SLM)、光电调制器(EOM)等。
光学调制器能够通过改变光波的相位、振幅、频率等参数,实现光的调制和控制。
其中,空间光调制器广泛应用于全息图像显示、光学存储和光学通信等领域。
3. 光纤干涉:利用光纤的特性,将光波分为多个径向模式或利用光纤与外界环境的干涉,例如光纤干涉仪和光纤光栅等。
光纤干涉技巧在光纤传感、光纤通信和光纤传输等领域广泛应用。
4. 晶体光学干涉:通过利用晶体的光学性质,如双折射、压电效应等,实现光波的调制和干涉。
晶体光学干涉技巧在光学调制、光子计算和光学显微镜等方面有着重要应用。