光和光的传播VIP专享VIP免费

本章内容Contentschapter1光和光学光的几何光学传播规律惠更斯原理费马原理光度学基本概念11§1.1光的本性？电磁波在介质分解面发生的发射和折射现象，传电磁波在介质分解面发生的发射和折射现象，传播过程中的干涉、衍射和偏振现象，电磁波在真空播过程中的干涉、衍射和偏振现象，电磁波在真空中的传播速度等于中的传播速度等于c……c……光是一种频率极高的电磁波，具有波粒二象性:光在传播过程中，表现出波动性；光在与物质相互作用过程中表现出光的粒子性（量子性）。1.2光源与光谱1、热（辐射）光源热能转变为辐射的光源。任何温度下，任何固体或液体中原子、分子热运动能量改变时辐射出各种波长的电磁波（光波）。光波为连续谱。如太阳，白炽灯等。固体在温度升高时颜色的变化。1400K800K1000K1200K由于物体辐射总能量及能量按波长分布都决定于温度，所以称为热辐射。物体由大量原子组成，热运动引起原子碰撞使原子激发而辐射电磁波。原子的动能越大，通过碰撞引起原子激发的能量就越高，从而辐射电磁波的波长就越短。热运动是混乱的，原子的动能与温度有关，因而辐射电磁波的能量也与温度有关。这样能理解：加热铁块，温度，铁块颜色由看蓝白色不出发光暗红橙色黄白色即这种与温度有关的电磁辐射，称为热辐射。激光、日光灯发光就不是热辐射。并不是所有发光现象都是热辐射，例如：任何物体在任何温度下都有热辐射，波长自远红外区连续延伸到紫外区（连续谱）。温度辐射中短波长的电磁波的比例头部的红外照片（热的地方显白色，冷的显黑色）低温物体（例如人体）也有热辐射，但辐射较弱，并且主要成分是波长较长的红外线。中国第一张红外照片（熊大缜于1935年拍摄的北京西山夜景）鸟的羽毛的颜色是不是热辐射？2、非热光源A气体放电光源—日光灯水银灯气体激光器。。－＋放电管放电管高压高压镇流电阻镇流电阻原子从较高的能级跃迁到较低的能级时，以辐射的方式释放能量，获得单色性优良的光波。B金属蒸气电弧光源在放电管中注入少量低熔点的金属元素如Na、Hg、Cs，金属原子将参与放电而被激励到高能级上，随后又自发地跃迁到基态或其他低能级而发光。C固态发光体—红宝石蓝宝石YAG激光器固体材料受到外界激励后可产生光辐射。电致发光光致发光荧光：被激励到上能级的电子的寿命很短。磷光：被激励电子较长时间停留在上能级。D同步辐射光源加速运动的电荷以电磁波的形式辐射能量。电子加速后进入“贮存环”中，电子在受磁场作用改变运动方向时，可发射各波段的同步辐射。同步辐射光源高强度利用同步辐射光源只需要十几秒或几分钟，工作效率提高了几万倍。宽波谱同步辐射从红外线、可见光、真空紫外、软X射线一直延伸到硬X射线，是目前唯一能覆盖这样宽的频谱范围又能得到高亮度的光源。高准直性利用同步辐射光学元件引出的同步辐射广源具有高度的准直性，经过聚焦，可大大提高光的亮度，可进行极小样品和材料中微量元素的研究。脉冲性同步辐射光是由与储存环中周期运动的电子束团辐射发出的，具有纳秒至微秒的时间脉冲结构。利用这种特性，可研究与时间有关的化学反应、物理激发过程等。偏振性与可见光一样，储存环发出的同步辐射光根据观察者的角度可具有线偏振性或圆偏振性，可用来研究样品中特定参数的取向问题。3、热光源与非热光源的区别（1）本质上在热光源中是原子、分子的热运动能量转化为光辐射；而非热光源是电子跃迁产生辐射。（2）光谱上热光源为连续谱；而非热光源是各原子独立发光，为分立的线光谱。（3）温度上热光源辐射的光谱与物质无关，强度与物质的表面温度有关；而非热光源与温度无关。能流：单位时间内垂直通过某一面积S的能量.udtSuWwSu平均能流：能流也是周期性变化的，其在一个周期内的平均值称为平均能流。WwSuWISwuuA2221能流密度(光的强度)单位时间，垂直通过单位面积的平均能量。单位时间垂直通过面积S的平均能量：能流(功率)单位：瓦特W即光的强度等于光波平均能量与波速的乘积。同时可以看出光的强度与振幅也有关。4.4.光强光强EHHEwwwme)(2122能量密度能流密度能流密度...