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光辐射物理基础(二)汇报人：AA2024-01-25光辐射基本概念与性质光的传播与干涉现象光的衍射与散射现象偏振光与双折射现象非线性光学效应简介总结与展望contents目录01光辐射基本概念与性质光辐射定义及分类光辐射定义光辐射是指电磁波辐射中可见光波段和近红外波段的辐射，包括自发光辐射和受激发光辐射。光辐射分类根据波长范围不同，光辐射可分为紫外辐射、可见光辐射和红外辐射。电磁波谱与光谱范围电磁波谱电磁波谱是指按电磁波波长或频率顺序排列的图谱，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等。光谱范围光谱范围是指可见光的波长范围，一般从380nm到780nm，不同波长的光呈现不同的颜色。光源类型及其特性光源类型光源可分为自然光源和人造光源。自然光源包括太阳、恒星等；人造光源包括白炽灯、荧光灯、LED等。光源特性不同光源具有不同的光谱分布、发光效率、发光强度、发光方向性等特性。例如，LED光源具有高效、节能、环保、长寿命等优点。辐射度量单位与符号辐射度量单位光辐射的度量单位包括辐射通量（瓦特，W）、辐射照度（勒克斯，lx）、辐射亮度（坎德拉每平方米，cd/m2）等。符号表示在光辐射物理中，常用符号表示各种物理量和单位，如Φ表示辐射通量，E表示辐射照度，L表示辐射亮度等。同时，不同波长或频率的光辐射也有相应的符号表示，如λ表示波长，ν表示频率等。02光的传播与干涉现象几何光学基础010203光线与光束光的反射与折射光学成像光线表示光传播的方向，光束是具有一定截面积的光的集合。光在两种不同介质分界面上发生反射和折射，遵循反射定律和折射定律。通过几何光学原理，研究光的传播和成像规律，如透镜成像、平面镜成像等。波动光学原理光的叠加原理光的偏振光的波动性光具有波动性质，包括衍射、干涉等现象。当几束光波在空间某一点相遇时，它们的光矢量遵循叠加原理。光波中电矢量的振动方向对于光的传播方向的不对称性叫做光的偏振。干涉现象及其条件干涉现象01两束或多束相干光波在空间某区域相遇时，相互叠加产生加强或减弱的现象。相干条件02产生干涉现象的光波需满足频率相同、振动方向相同、相位差恒定。干涉类型03根据光源和干涉方式的不同，可分为双缝干涉、薄膜干涉、牛顿环等。典型干涉实验分氏双缝干涉实验薄膜干涉实验牛顿环实验迈克尔逊干涉仪通过双缝产生相干光源，观察屏上明暗相间的干涉条纹。利用薄膜的上下表面反射光波产生干涉，观察彩色条纹。通过透镜与平面玻璃间的空气薄膜产生的干涉现象，观察同心圆环状条纹。利用分振幅法产生双光束干涉，可精确测量长度、折射率等物理量。03光的衍射与散射现象衍射现象及其分类衍射现象光在传播过程中遇到障碍物或小孔时，偏离直线传播的现象。分类根据衍射发生的条件，可分为菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射。菲涅尔衍射发生在光源和障碍物距离较近时，而夫琅禾费衍射则发生在光源和障碍物距离较远时。散射现象及其原理散射现象光通过不均匀介质时，部分光线偏离原来传播方向的现象。原理散射现象是由于光与介质中的粒子相互作用，使得光线的传播方向发生改变。散射现象与光的波长、介质性质以及粒子大小等因素密切相关。瑞利散射和米氏散射比较瑞利散射米氏散射比较适用于粒子尺寸远小于光波长的情况，散射强度与波长的四次方成反比，因此蓝光比红光更容易被散射。适用于粒子尺寸与光波长相当或更大的情况，散射强度与波长无关，因此所有颜色的光都被均匀散射。瑞利散射和米氏散射的主要区别在于适用的粒子尺寸范围和散射强度与波长的关系。瑞利散射更适用于小粒子，而米氏散射更适用于大粒子。大气中光散射现象大气中的光散射现象主要是由于大气中的气体分子、气溶胶粒子以及云、雾等水滴对光的散射作用。在晴朗的天空中，瑞利散射使得蓝光被大量散射，因此我们看到的天空是蓝色的。而在日出日落时，由于太阳光线需要穿过更厚的大气层，波长较短的光被大量散射掉，只剩下波长较长的红光和黄光，因此我们看到的太阳是红色或黄色的。在有云或雾的天气中，米氏散射起主导作用，所有颜色的光都被均匀散射，因此我们看到的天空是灰白色的。04偏振光与双折射现象偏振光概念及性质偏振光定义光强光波中电场矢量或磁场矢量在空间的指向有确定的方向，而在与传播方向垂直的平面内，其指向又随时间作有规律的更变的光称为偏振光。偏振光的强度随偏振器的透振轴与光的传播方向之间的夹角而变化。干涉衍射两束或多束偏振光的干涉现象取决于它们的振动方向。偏振光通过某些物质（如晶体）时，其传播方向会发生变化。双折射现象及其原理双折射现象当一束光波投射到某种物质（如晶体）上时，一般会分成两束光波，它们具有不同的传播速度和折射率，这种现象称为双折射。双折射原理在晶体中，由于晶格结构的不对称性，导致光波在晶体中的传播速度不同，从而产生两个不同折射率的光波。这两个光波的振动