激光技术课件、的波粒二象性

NanjingUniversityofInformationScience&1.11.1光的物理与顾一、光的发展简1、牛顿和惠更斯与光的2、麦克斯韦建立了光的3、爱因斯坦光的“波粒二象性1、牛顿和惠更斯与光的理论学出的一种光微粒流,光微粒流有弹，光微粒流遇到物质时这两学说在相互争论中发展，一直持续了300多年，牛顿的微粒说能地解释光的直线、反射等现象。但后来人们又在实验中发现，微粒说不能解释光的、衍射等现1863年英国物理学家麦克斯韦，以库仑、安培、法拉电场，二者交替产生由近及远的，既电磁波，并建立1905年，爱因斯坦发展了普朗克的量子假说，在一种全。爱因斯坦认为光子既是粒子、同时又是波。光在与物质相互作用时粒子性明显，光在则波动性突出。光的这。E ph二、光的线偏光速单色平平面单色平面1、光波：一种电磁波，即变化的电场和变化的磁场相互激发， 电磁波--电磁场是和B的振动由近及 的过 ZYB电矢量叫做光矢量，光波是横波线偏振线偏振光是光振动只沿某一固定方向的光符号符号表v振动方z光速、频率和波长三者的关A、波长：振动状态在经历一个周期的时间内向

c2.998108m/s3108m/ννTC、频率和周期：光矢量每秒钟振动的次D、三者的关 c各种介质 υcυ(0

I(v)I(v0I(v0) 如图，做简谐振动的电矢量和磁矢量的频率为，角频率=2则E 的振动方程分别为BB0costB0简写振动方程，为简便起见，将此二式统一写成标量形EE0costE0cosBB0costB0cos电磁波UU0 tU0cos电磁波如图，光波以速度c向z方向，在z轴上任意选取一点P，当波源的振动到该点时，P点的振动状态比原点O的振动状态t=z/c，因此，P点的振动方程为UUUU0cos(t)U0cos(tzc由于点P的位置是任意选取的，所以，该方程代表了波场UU0cos(t)U0cos(tzc

（1-如果固定时间t，则上式代表场矢量在该时刻随位置不同做空间上的周期变化。如果位置、时间都变化，则上式代表一个行波方程，可以给出不同时刻空间各。简谐波方程(行波方程)UU0cos(t)U0cos(tzc

（1-UU

cos(t

zc)U

cos(2

2z

（1- 从上面的式子可以看到，光波具有时间周期性（T）和空间 时间频率为1/T，空间频率为1/ 时间角频率为ω=2πν=2π/T，间角频率（波矢的大小）

k 2 n 简谐波是具有单一频率的单色波。要成为单色波，从物理上来讲，必须是无限长的波列，也就是说该波列在空间可能是单色的，它必然有一定的频带宽度。波列越长，频宽通常，原子发光时间约为10-8s，形成的波列长度约等于3m。对于波长为0.5m的绿光来讲，整个波列有6×106个周，有一定的频带宽度，))UU0cos(tzc)U0

（1-由数学中的欧

cosaisin

22可以将（1-9）式改

UReU0eitkz （1-在实际运算中，为简便起见，只要记住取复数的实数部分，可以Re省去，直接写0UUeitkz0UUU0expit此两式即为线

（1-（1-UUU0itkzUUUU0expitkz在很多光学问题中，常将i 开考虑，成为独立因子。在讨论单色波场中各点扰动的空间分布，时间因子eiwt总是相同的，常略去不写，剩下的空间分布因子称UU0UU0exp~引入复振幅后，相应的行波方程(1-8)可以改写为(1-U~expitUUU0cos(t)U~expitU

(1-zc(1-zc光强， 的光波能量，用字母I代表，它的单位是W/m2或W/cm2。光强，与光矢量大小的平方

IU2由于光的频率很高量级），用通常的光探测仪器IIT

TT

U2dtT

2UT2UTT

Utkzdt U2