物理学史华科专用.ppt
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1、物理学史华科专用课件现在学习的是第1页,共27页现代光学的发展现代光学的发展 激激 光光光学领域的新技术光学领域的新技术 量量 子子 光光 学学 光光 子子 革革 命命现代光学诺贝尔奖现代光学诺贝尔奖现在学习的是第2页,共27页现代光学的发展现代光学的发展现代光学源于上世纪现代光学源于上世纪60年代初激光的出现,从年代初激光的出现,从而导致大批光学方面的而导致大批光学方面的新成果,并由此派生出新成果,并由此派生出一系列光学领域的新分一系列光学领域的新分支。支。现在学习的是第3页,共27页你知道是那些分支吗?你知道是那些分支吗?干涉:相干光学、统计光学、薄膜光学干涉:相干光学、统计光学、薄膜光学
2、衍射:傅里叶光学、衍射光学、二元光学衍射:傅里叶光学、衍射光学、二元光学偏振:晶体光学、偏振光学偏振:晶体光学、偏振光学其他:矩阵光学、激光束光学、海洋光学其他:矩阵光学、激光束光学、海洋光学、大气光学、生理光学、组织光学、大气光学、生理光学、组织光学第一:大空间范围(和光波波长相比较)第一:大空间范围(和光波波长相比较)现在学习的是第4页,共27页 导波光学导波光学、光纤光、光纤光学、二元学、二元光学、微光学、微光学、近光学、近场光学场光学第二:小空间范围(同上)第二:小空间范围(同上)第三:大光能量(高光能密度)第三:大光能量(高光能密度)第四:第四:非均匀介质非均匀介质secondthi
3、rdfourth非线性光学、非线性光学、强光光学、自强光光学、自适应光学适应光学非均匀介质非均匀介质光学、散射光学、散射光学、组织光学、组织光学光学现在学习的是第5页,共27页激激 光光激光(laser)的本意是受激辐射引起光放大。(light amplification by stimulated of radiation)现在学习的是第6页,共27页你知道激光的原理吗?你知道激光的原理吗?(1)粒子数按能级的统计分布:遵从玻耳兹)粒子数按能级的统计分布:遵从玻耳兹曼定律曼定律 Ne-En/KT 例:氢原子基态例:氢原子基态E1=-13.6ev,第一激发态第一激发态E2=-3.4ev,则则N
4、1/N2=e-400,平衡态下,氢原子几乎全平衡态下,氢原子几乎全部处于基态。部处于基态。(2)吸收、自发辐射、受激辐射)吸收、自发辐射、受激辐射 hv=E2-E1(3)爱因斯坦系数爱因斯坦系数 B12N1p(V)=A21N2+B21N2P(v)室温下,对波长为室温下,对波长为600nm的光,的光,A21/B21N2=1035,受激发射几率很小。,受激发射几率很小。现在学习的是第7页,共27页(2)光学谐)光学谐振腔振腔(1)粒子数)粒子数反转反转 A.激励激励(泵浦)(泵浦)B.激活介质激活介质激光的产生激光的产生你知道激光如何产生吗?你知道激光如何产生吗?现在学习的是第8页,共27页以你的
5、理解和对激光的了解,你认以你的理解和对激光的了解,你认为他的特点是什么?为他的特点是什么?1,2(1)能量)能量集中集中(2)方向性)方向性(发散角小,(发散角小,10-3rad)5,63,4(2)单色性)单色性(He-Ne,6328,谱谱线宽度(线宽度()为为10-7)(3)相干性)相干性(钠光的相(钠光的相干长度约为干长度约为3.5cm,He-Ne的为的为40千千米)米)现在学习的是第9页,共27页思考思考激光有哪些类型呢?激光有哪些类型呢?激光器的类型:激光器的类型:(1)固体激光器)固体激光器 (2)气体激光器气体激光器 (3)液体)液体激光器(染料激光器)激光器(染料激光器)(4)半
6、导体激光器)半导体激光器现在学习的是第10页,共27页光 子 革 命光子革命是光子革命是2009年夏季大连达沃斯论坛中提出的新概念年夏季大连达沃斯论坛中提出的新概念,是指光子技术将在未来更为广泛的应用于社会生产生,是指光子技术将在未来更为广泛的应用于社会生产生活中。光子技术将成为影响能源、信息产业的核心技术活中。光子技术将成为影响能源、信息产业的核心技术,成为主宰信息传递的决定力量。,成为主宰信息传递的决定力量。您对光子您对光子了解多少呢了解多少呢?现在学习的是第11页,共27页原称呼为光量子(原称呼为光量子(light quantum),电),电磁辐射的量子,传递电磁相互作用的规磁辐射的量子
7、,传递电磁相互作用的规范粒子,记为范粒子,记为。其静止量为零,不带。其静止量为零,不带电荷,其能量为普朗克常量和电磁辐射电荷,其能量为普朗克常量和电磁辐射频率的乘积,频率的乘积,E=hv,在真空中以光速,在真空中以光速c运行,其自旋为运行,其自旋为1,是玻色子。,是玻色子。什么是光子呢?什么是光子呢?现在学习的是第12页,共27页光子学光子学1970年,在第九届国际高速年,在第九届国际高速摄影会议上,荷兰科学家摄影会议上,荷兰科学家Poldervaart首次提出关于首次提出关于光子学的定义规范,他认为光子学的定义规范,他认为,光子学是,光子学是“研究以光子为研究以光子为信息载体的科学信息载体的
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