球面波和柱面波略幻灯片.ppt
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1、球面波和柱面波略第1页,共20页,编辑于2022年,星期日四、光波的辐射和辐射能四、光波的辐射和辐射能 光是电磁波,光源发光是物体辐射电磁波的过程。物体微观上光是电磁波,光源发光是物体辐射电磁波的过程。物体微观上可认为由大量分子、原子、电子所组成,可看成电荷体系,大部可认为由大量分子、原子、电子所组成,可看成电荷体系,大部分物体发光属于原子发光类型。分物体发光属于原子发光类型。第2页,共20页,编辑于2022年,星期日(一)电偶极子辐射模型(一)电偶极子辐射模型 经典电磁理论把经典电磁理论把原子发光原子发光看成是看成是原子内部过程形成的电偶极原子内部过程形成的电偶极子的辐射子的辐射。在外界能量
2、的激发下,原子中电子和原子核不停运动,以致原在外界能量的激发下,原子中电子和原子核不停运动,以致原子的子的正电中心正电中心(原子核)和(原子核)和负电中心负电中心(高速回转电子)往往不(高速回转电子)往往不重合,且两者的距离不断变化,使原子成为一个振荡的电偶重合,且两者的距离不断变化,使原子成为一个振荡的电偶极子。振荡电偶极子在周围空间产生交变的电磁场,并在空极子。振荡电偶极子在周围空间产生交变的电磁场,并在空间以一定的速度传播,伴随着能量的传递。间以一定的速度传播,伴随着能量的传递。第3页,共20页,编辑于2022年,星期日(二)实际光波的认识(二)实际光波的认识 实际光源发出的光波并不是在
3、时间和空间上无限延续的简谐实际光源发出的光波并不是在时间和空间上无限延续的简谐波,而是一些波,而是一些有限长度的衰减振动。有限长度的衰减振动。是由被称为是由被称为波列波列的光波组成的。的光波组成的。这是由于原子的剧烈运动,彼此间不断碰撞,辐射过程常常这是由于原子的剧烈运动,彼此间不断碰撞,辐射过程常常中断,因而原子发光是断断续续的。中断,因而原子发光是断断续续的。原子每次发光的持续时间是原子两次碰撞的时间间隔,持原子每次发光的持续时间是原子两次碰撞的时间间隔,持续时间很短,大约续时间很短,大约1010-8-81010-9-9秒。秒。第4页,共20页,编辑于2022年,星期日不相干不相干(不同原
4、子发的光不同原子发的光)不相干不相干(同一原子先后发的光同一原子先后发的光)原子发出的光波由一段段有限长的称为波列的光波组成;原子发出的光波由一段段有限长的称为波列的光波组成;每段波列,其振幅在持续时间内保持不变或缓慢变化,前后每段波列,其振幅在持续时间内保持不变或缓慢变化,前后各段之间无固定的位相关系,甚至光矢量的振动方向也不同。各段之间无固定的位相关系,甚至光矢量的振动方向也不同。第5页,共20页,编辑于2022年,星期日实际光源辐射的光波无偏振性。实际光源辐射的光波无偏振性。v 实际光源由大量原子和分子组成,所发出的光振动实际光源由大量原子和分子组成,所发出的光振动方向杂乱无章。方向杂乱
5、无章。v 在观察时间内,每个原子发生多次辐射,每次辐射的振动在观察时间内,每个原子发生多次辐射,每次辐射的振动方向和位相无规则。方向和位相无规则。实际光源辐射的光不是偏振光而是自然光。实际光源辐射的光不是偏振光而是自然光。第6页,共20页,编辑于2022年,星期日光的光矢量在垂直于传播方向的平面内以极快的速光的光矢量在垂直于传播方向的平面内以极快的速度取度取0 0360360内的一切可能的方向,且没有哪一个方向内的一切可能的方向,且没有哪一个方向占有优势。具有上述特性的光,称为自然光。占有优势。具有上述特性的光,称为自然光。偏振性:振动方向对于传播方向的不对称性称为偏振性。偏振性:振动方向对于
6、传播方向的不对称性称为偏振性。第7页,共20页,编辑于2022年,星期日理想的单色光理想的单色光具有恒定单一波长的简谐波,它是无限伸展的。具有恒定单一波长的简谐波,它是无限伸展的。实际原子的发光实际原子的发光是一个有限长的波列是一个有限长的波列,所以不是严格的余弦函数所以不是严格的余弦函数,只能说是只能说是准单色光,即在某个中心频率(波长)附近有一定频率准单色光,即在某个中心频率(波长)附近有一定频率(波长)范围的光。(波长)范围的光。第8页,共20页,编辑于2022年,星期日例例:普通单色光普通单色光 :10-2 10 0A 激光激光 :10-8 10-5 A 0 0II0I0/2谱线宽度谱
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