1.1光的波粒二象性.pdf

Nanjing University of Information Science Technology 应物物理学专业方向选修课 应物物理学专业方向选修课 激光技术与应用 激光技术与应用 激光技术与应用 1.1 光的波粒二象性 物理与光电工程学院 物理与光电工程学院 陈云云 陈云云 一、光的发展简史 1、牛顿和惠更斯与光的理论学说 2、麦克斯韦建立了光的电磁理论 3、爱因斯坦光的“波粒二象性” 1、牛顿和惠更斯与光的理论学说 牛顿在1669年提出光的“微粒说”。他认为光是从光 源发出的一种光微粒流, 光微粒流有弹性，并且能被某些物 质吸收，光微粒流遇到物质时，如果不被吸收，就会被弹回 来。 惠更斯在1678年提出光的“波动说”，他认为光从一 处传播到另一处,是和水波类似的波。 这两学说在相互争论中发展，一直持续了300多年，牛 顿的微粒说能圆满地解释光的直线传播、反射等现象。但后 来人们又在实验中发现，微粒说不能解释光的干涉、衍射等 现象。这就促使科学家们去探索新的答案。 2. 麦克斯韦建立了光的电磁理论 1863年英国物理学家麦克斯韦，以库仑、安培、法拉 第在电学上的发现为基础作了进一步发展，创立了电磁波 理论。其要点是：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生 电场，二者交替产生由近及远的传播，既电磁波，并建立 了著名的麦克斯韦方程，光波也是一种电磁波。 3. 爱因斯坦光的“波粒二象性” 1905年，爱因斯坦发展了普朗克的量子假说，在一种全 新的物理意义上提出了光子学说，解释了光电效应实验。 爱因斯坦认为光子既是粒子、同时又是波。光在与物质 相互作用时粒子性明显，光在传播中则波动性突出。光的这 种性质，叫做 “波粒二象性”。 光在本质上是由一些具有确定能量和动量的物质微粒- 光量子或光子所组成，而光子的能量和动量的数值，与一定的 光的频率或波长相对应，即 E h p h c 二、光的波粒二象性 1. 光波 1.1 线偏振光 1.2 光速、频率和波长三者之间的关系 1.3 单色平面波 （1）平面波 （2）单色平面波 2. 光子 1、光波：一种电磁波，即变化的电场和变化的磁场相互激发，形 成变化的电磁场在空间的传播。  波长为4000埃～7600埃的电磁波 电磁波--电磁场是E和B 的振动由近及远传播的过程  E  u X Z Y  B 电矢量叫做光矢量，光波是横波。 1.1 线偏振光 线偏振光是光振动只沿某一固定方向的光 。  E 符号表示