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激光原理及应用
激光原理及应用
第一章
.
1.1.1光波
光波是一种电磁波,是E和B的振动和传播。如图〔1-1〕所示。
习惯上常把电矢量叫做光矢量
图1-1)电磁波的传播
1、线偏振光
(1)线偏振光(2)自然光
y
E
E
y
传播方向
xz
E
x
.2
1.1.1光波
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)频率和周期: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
.3
1.1.1光波
3、单色平面波
(1)平面波
Ø波阵面或同相面:光波位相相同的空间各点所连成的面
Ø平面波:波阵面是平面
(2)单色平面波:具有单一频率的平面波
Ø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。
Ø理想的单色平面波〔简谐波〕
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,磁矢量在y方向
作简谐振动,频率均为,且t=0时两者的初位相均为零。那么、的振动
方程分别为:
两式统一写为:
其中U为场矢量大小,代表或的大小U为场矢量的振幅。
0
.4
1.1.1光波
(2)单色平面波:具有单一频率的平面波
Ø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
分析:
(a)z一定时,那么U代表场矢量在该点
作时间上的周期振动
图〔1-1〕电磁波的传播
(b)t一定时,那么U代表场矢量随位置的不同作空间的周期变化
(c)z、t同时变化时,那么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。从下式可看出,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/
Ø简谐波是具有单一频率的单色波,但通常原子发光的时间约为10-8s
形成的波列长度约等于3m,因此它的波列长度有限即必然有一
定的频率宽度。
.5
1.1.1光波
(3)平面波的复数表示法光强
Ø线偏振的单色平面波的复数表示:
或
Ø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
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