色散和散射光的吸收 - read.ppt

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色散和散射光的吸收 - read

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * 光通过双折射晶体 寻常光线(o光) (ordinary rays) 服从折射定律的光线 (extraordinray rays) 非常光线(e光) 不服从折射定律的光线 (一般情况,非常光线不在入射面内) 实验证明: O 光和 光均为偏振光. A C B o e D e o 2.4 光的吸收、色散和散射 光的吸收、色散、散射都是光波与物质的相互作用过程。 1光的吸收 所有物质对某些范围内的光是透明的、而对另外一些范围的光却是不透明的,即被吸收掉了。 如石英:可见光是透明的, 不透明(红外光) (1) 吸收的线性规律 光的吸收是指光波通过介质后,光强因为减弱现象。 吸收的线性规律(朗伯定律)为: 一般吸收:是少量的吸收, 如石英对可见光的吸收。 选择吸收:是强烈的吸收, 如石英对红外光的吸收。 任何物质对光的吸收均由这两部分组成。 (2) 光的吸收与波长的关系 物质对某些波长的光具有选择吸收性 在无线通信中,就要考虑大气对电磁波的吸收问题。 光纤对于某种波长的光波也具有强烈的选择吸收性 (3) 吸收光谱 光的吸收和光波的波长有关,吸收随光波波长的变化就构成吸收光谱。 2色散 (1) 色散的概念 色散是介质的折射率n随光波波长λ变化的现象 (2) 正常色散 介质的折射率n是随波长λ的增加而减小的色散叫正常色散。 (3) 反常色散 反常色散是介质的折射率n随着波长λ的增加而增加,与正常色散正好相反。 3散射 (1) 光的散射 当光通过不均匀介质时,会偏离原来的方向而向四周传播,这种现象称为光的散射。 如在黑暗的小屋里,我们可在一侧看到从小孔中射进来的光线。 因为屋内有尘埃,这时空气是光学性质不均匀的介质。 散射也会使光强减弱: (2) 线性散射(瑞利散色、米氏散色) 散射光的频率等于入射光的频率,散射光中没有新频率的光产生,这类散射称为线性散射。 侧方向观察,散射光带青兰色,( λ 较小) 对着光看,通过的光较红,即红光被散的较少, 即波长越小,散射越强,波长越大,散射越弱,这种散射称瑞利散射。 因此,信号灯多采用红色 ,是因为散射弱,穿透能力就强。 要是没有大气层,(即可看作真空),就没有散射作用,我们只能看到太阳悬挂在漆黑的空中,宇航员常见的就是这种现象。落日和朝阳为什么是红色,且天空呈蓝色,这是因为这时太阳几乎平行地面,穿过的大气层最厚,所有短波的光都朝侧面散射,仅剩下红光到达观察者,这时接连地面的空气中有大量的尘埃,增强了散射作用,这时,天空为蓝色,云块为红色。正午的阳光为什么是白色?这时太阳光穿过大气层最薄,散射不多,故为白色。 (3) 非线性散射 散射光中除了入射光的频率或谱线之外,还有新频率的光或新谱线产生,这类散射称为非线性散射。拉曼散射和布里渊散都属于非线性散射。 2.5 激光原理 激光Laser(Light amplification by stimulated emission of radiation),是指光的受激辐射放大。 1960年梅曼研制了第一台激光器——红宝石激光器。 1 自发辐射、受激辐射和受激吸收 光和物质的相互作用有三个主要过程: (1) 自发辐射 (2) 受激辐射 (3) 受激吸收 粒子数反转分布 要获得光放大,就必须有高能级粒子数N2大于低能级粒子数N1的分布,称为粒子数反转分布。 实现粒子数反转是产生激光的必要条件。? 要形成粒子数反转,必须具备下述条件: 要有激活介质或增益介质。 其次,要有激励或称为泵浦。 2激光的形成 构成一个激光器需要如下三个要素,如图2-5-5所示: 1)激光工作物质 2)激励 3) 光学谐振腔 输出激光的影响因素有:光学谐振腔的腔长L的影响,光学谐振腔反射镜的大小和形状的影响,分别称为纵模特性和横模特性。 (1) 纵模 在激光谐振腔内,每一个谐振频率对应一个驻波模式,这种纵向振荡模式称为纵模。 3激光的模式 激光谱线有一定频率范围Δν,包含有限个纵模。只输出一个纵模的激光器称为单纵模激光器,能输出多个纵模的称为多纵模激光器。   激光器输出的纵模越多,激光的单色性就越差。因此,对要求单色性好的激光器,必须采取选模措施,实现单纵模输出。 (2) 横模 激光腔内与腔轴垂直的横截面内的稳定光场分布叫做横模。不同横模的光场分布相差很大。 基模的光强分布均匀,有较好的空间相干性,是理想的横模。 调节谐振腔可以抑制高阶横模,在腔内放置适当孔径的光阑,都获得基模输出。? * * * * * * * * * *

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