第八章现代光学基础姚ppt课件

1、一、玻尔的氢原子模型 氢和类氢原子中的电子绕核作圆周运动 电子轨道角动量量子化 n=1,2,3,主量子数 电子的轨道半径 电子的轨道速度2202 41rZermv)2(hnmvr Zmehnr2220244nhZev02422220242022)4(2421hnZmerZemvEEEkpn1221EEh1551EEh12EE )(112unn12111212)(nrunBn12B)(12uB21221Anns810211A同的发射方向、相同的偏振态和相同的相位。21222121)(nvunBn211221EEhvBBB21123321218chvBA二、能实现粒子数反转的物质21)(ABuR)

2、(u1)(212leRR1)(212leRRtv1c2ccuc10012vvv共振频率 ：符合共振条件的光波频率两个相邻共振频率之差：两个相邻共振波长之差：jd 2dcjv2dcv2)(d2)(2 激光的单色性定义为 或 其中 、 为激光谱线的中心频率和中心波长， 和为相应 的频率宽度和谱线宽度。 图中：放电管所发光波的频率轮廓 横坐标代表腔共振频率，即射出的光波频率 共振轮廓0000?四、选模相干性：空间任意两点光振动之间相互关联的程度相干时间：原子的平均发光时间间隔相干长度：在相干时间内光经过的路程 可在迈克耳孙干涉仪中讨论光的时间相干性可在杨氏实验中讨论光的空间相干性HtHlHHtcl

3、取激光器的轴向作为z轴，以谐振腔的中心点为原点，并在与主轴z垂直的平面上取x轴和y轴，用符号TEMmn 来表示各种横向模式。这里m、n均为正整数，分别表示在x轴和y轴方向上光强为零的那些零点的序数，称为模式序数。TEM00 称为低次模式，其它的模式皆称为高次模式。三、激光中的衍射损耗tv1 激光的非常小，比普通光要小得多，所以激光的相干时间t 很大，即激光的时间相干性很好。2、空间相干性 衍射使激光的能量受到了损失，但却为激光的空间相干性创 造了条件。正是由于激光器的衍射作用，使激光的空间相干性 提高了。erP EEP0L32EEEP 56、要求相干光源-激光(普:一般光源) 7、如果再现光波

4、大于记录光波,则再现物光束被放大如，则物光束相应缩小1212121. 全息干涉测量2. 全息显微术3. 全息技术在海洋学中的应用4. 全息存储术5. 全息照相制作光学元件6. 全息防伪技术 激光光盘是继缩微技术和磁性存储介质之后所发展起来的一种崭新的信息存储系统。它是通过用激光束照射旋转的记录介质层来改变记录介质对光的反射和透射强度，从而进行二进制信息的记录。基本原理: 基于光子同物质之间的直接相互作用，导致记录介质产生能够识别的物理和化学等性质的变化，从而达到信息记录的目的。特点: 存储容量大、高清晰高保真图像、数字式信号读取方式、读出速度快、保存时间长、价格低廉空间函数与时间函数的数学变化

5、规律没有实质性的差别。单色平面波)(2cos)cos(gTtAkgtAEoo为随t无限延续，随空间子无限延伸的波动 TV1d1时间频率 空间频率 时间角频率 T22k空间角频率 空间频率：在某方向单位长度内重复系统或余弦分布的几何图形或物理量的次数。单色平面波 titiikzkzteEeeAeAE0)(0复振幅： ikzeAE0若不考虑光波随时间的变化，可用复振幅表示光波。任意方向 0KKK0(0krkteAErr为平面波面上任一点P的位置矢量 )coscoscos(0)(0rzyxikrktieAEeAErrRe)(0kztieAE0zz )coscos(cos00),(yxikrikzee

6、AyxEcos,cos,cos)coscos(cos00 yxikikzAeeAEcos,cos)coscos(),( yxikAeyxEcos1 cos1yxdvducosxdcosyd空间滤波：改变象的频谱的物理过程在频谱面后焦面上放一些栏截物，圆孔屏狭缝等，改变频谱，从而使象发生改变。x像面阿贝阿贝- -波特空间实验波特空间实验x3/1/da光栅频谱面光栅的像是一光栅的像是一条条直条纹条条直条纹光栅的频谱光栅的夫琅和费衍射图样光栅的夫琅和费衍射图样,记记录下光栅的空间频率信息录下光栅的空间频率信息.x)(xI屏上无条纹屏上无条纹光栅的频谱傅氏面上的光阑傅氏面上的光阑只让零级通过只让零级通

7、过. .它是一个低通滤它是一个低通滤波器波器. .屏幕上光屏幕上光强分布强分布控制频谱就控制了像面控制频谱就控制了像面x屏上有细小屏上有细小亮条纹亮条纹光栅的频谱傅氏面上的光傅氏面上的光阑让零级和正阑让零级和正负一级通过负一级通过. .屏幕上光屏幕上光强分布强分布,是是基频和直基频和直流成分流成分频谱面上的光阑使物的频谱通过频谱面上的光阑使物的频谱通过得越多，所成的像与物越接近得越多，所成的像与物越接近(2) (2) 网格实验网格实验f f f f 物平面物平面( (网格网格) )频谱面频谱面像平面像平面S S四四空间滤波系统空间滤波系统通过控制频谱来控制像面的信息通过控制频谱来控制像面的信息

8、物:网格 频谱衍射图样）一行频谱通过一列频谱通过像像倾斜方向的频谱通过像网格粘上的灰尘只让网格的频谱通过网格的像灰尘消失用白光照明透明物体用白光照明透明物体, ,物体的不同部分是由不物体的不同部分是由不同取向的透射光栅片组成同取向的透射光栅片组成. .频谱面上频谱面上( (除零级外除零级外) )干干涉主极大呈彩色涉主极大呈彩色. .物面上不同的部分的频谱在不同物面上不同的部分的频谱在不同方向上方向上. . 将一个方向的频谱将一个方向的频谱, ,只保留一种颜色只保留一种颜色, ,滤掉滤掉其余的颜色其余的颜色, ,其对应的象面上其对应的象面上, ,就显示出该频率的颜就显示出该频率的颜色来色来. .(3) (3) 调制实验调制实验物面白光白光输出面傅里叶变换镜f f f 频谱面S Sf 物面调制后的像调制后的频谱面频谱面光学信息处理应用举例光学信息处理应用举例: :(1)(1)卫星拍照下来的月球照片是由许多照相底片卫星拍照下来的月球照片是由许多照相底片细工镶嵌而成的细工镶嵌而成的“合成照片合成照片”, ,但还能看到各底但还能看到各底片的接缝处的水平痕迹片的接缝处的水平痕迹. . 为了除去这些痕迹为了除去这些痕迹, ,可可用不透光的细长条将这些水平接缝的频谱当住用不透光的细长条将这些水