【2017年整理】激光原理1辐射理论概要与激光产生的条件.ppt

光波是一种电磁波，是E和B的振动和传播。如图（1-1）所示。 习惯上常把电矢量E叫做光矢量 图（1-1）电磁波的传播 1、线偏振光 Ex (1)线偏振光 E x y Ey (2)自然光 z 传播方向 1.1.1 光波（波动说对光的描述） 第1章 辐射理论概要与激光产生的条件 § 1.1 光的波粒二相性 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 2、光速、频率和波长三者的关系 (1)波长:振动状态在经历一个周期的时间内向前传播的距离。 (2)光速 (3)频率：光矢量每秒钟振动的次数 (4)三者的关系 在真空中 各种介质中传播时，保持其原有频率不变，而速度各不相同 激光波长范围： 300 -30000 nm 频率范围： 1015 -1013 Hz 可见光： 390 -770 nm Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 3、单色平面波（波动方程） (1)平面波 波阵面或同相面：光波位相相同的空间各点所连成的面 平面波：波阵面是平面 （点光源置于凸透镜焦点，点光源在很远处，太阳光） (2)单色平面波：具有单一频率的平面波（理想） 准单色波:实际上不存在完全单色的光波，总有一定的频率宽度，如 称为准单色波。 理想的单色平面波 设真空中电磁波的电矢量 在坐标原点沿x方向作简谐振动,频率为 ，且t=0时初位相均为零。则 的振动方程分别为: 其中，U为场矢量大小，代表 或 的大小，U0为场矢量振幅。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. (2)单色平面波：具有单一频率的平面波 波场中z轴上任一点P的振动方程，设光波以速度c向z方向传播 图（1-1）电磁波的传播 分析： (a) z一定时，则U代表场矢量在该点作时间上的周期振动； (c) z、t同时变化时，则U代表一个行波方程，代表两个不同时刻空间各点的振动状态。 (b) t一定时，则U代表场矢量随位置的不同作空间的周期变化； 光波具有时间周期性和空间周期性。时间周期为T，空间周期为?；时间频率为1/T，空间频率为1/?(波数)，k-波矢量，大小为空间角频率。 注意：理论上单色波，波列为无限长，频率为单一值，无宽度； 实际上，波列长度是有限的，必有一定频率宽度，频宽越窄，波列越长。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. (3) 平面波的复数表示法 光强 线偏振的单色平面波的复数表示（欧拉公式） 或 复振幅 :模量 代表振幅在空间的分布，辐角(-kz)代表位相在空间的分布 光强：光强与光矢量大小的平方成正比，即 (4)球面波及其复数表示法 球面简谐波方程： 球面波的复数表示法： 行波方程 光强物理意义—单位时间内， 通过垂直于光传播方向单位 面积的能量，用I表示。 单位：W/m2 一般采用 I=U02 光探测器只能探测平均光强！ Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 在真空中一个光子的能量为? ，动量为P ，则它们与光波频率，波长之间的关系为： 式中h是普朗克常数，h=6.63×10-34J?S。 1.1.2 光子（量子学说对光的描述） 1、光子的动量是一个矢量，它的方向就是光子运动的方向，即光的传播方向； 2、光的能量就是所有光子能量的总和； 3、光与物质(原子、分子)交换能量时，光子只能整个地被原子吸收或发射。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011