中国科学技术大学：《光学与原子物理》课程授课教案（光学）第二章 光的波动模型

第二章 光的波动模型 2.1 光波的基本性质 2.2 单色光波 2.3波的叠加

第二章 光的波动模型 2.1 光波的基本性质 2.2 单色光波 2.3 波的叠加

2.1、光波的基本性质 •1678年，Huygens提出光的波动学说。 •1801年，T.Young在光通过双孔的实验中，首次观 察到了光的干涉现象。 •1808年，Maus观察到了光的偏振现象，说明光是横 波。 ·1865年，Maxwell提出电磁波理论，断言光是电磁波。 ·1887年，Hetz证实光是电磁波。 光的电磁波模型

•1678年，Huygens提出光的波动学说。 •1801年，T．Young在光通过双孔的实验中，首次观 察到了光的干涉现象。 •1808年，Malus观察到了光的偏振现象，说明光是横 波。 •1865年，Maxwell提出电磁波理论，断言光是电磁波。 •1887年，Hertz证实光是电磁波。 • 光的电磁波模型 2.1、光波的基本性质

电磁波谱 0.1nm 10切 X-Rays 1 nm 107 400nm Maxwell电磁场理论建立之 Ultraviolet 10 nmr 10a 后，光的电磁理论便随之诞 500nm 100nm 105 Visible 、f1000nm 生。 Near 104 11μm 600nm Infra-red 10μm 105 Thema 700nm 100um 光是特定波段的电磁波。 102 Far f1000μm 1000 MHz 1mm 可见光波长介于400nm- 10 UHF Microwaves -1 cm 500MH2 100 760nm之间。 Rada 10cm 109 VHF -1m 7.13 109 Radio,TV 100MH2 FM 10m 从紫外光到红外光这个范围 MHF 107 2-6 50 MHz 100m 统称光波，是光学的研究对 109 AM 1000m 象。 Long-waves Louls E.Keiner-Coastal Carolina University

0.01nm 1nm 100nm 1mm 1cm 1m 1km 400nm 700nm 虽然光波在整个电磁波谱中仅占有一很窄的波段， 但它对人类的生命和生存、人类生活的进程和发 展，有着巨大的作用和影响

光波长的范围 紫外光 可见光 红外光 50nm---400nm---760nm----100um 红外光(R)1μm------10μm----100μm 近红外中红外远红外 紫外光(UV),其中波长较短的部分(50~200nm),由 于只能在真空中传播，被称为真空紫外光(VUV

光波长的范围 紫外光 可见光 红外光 50nm------400nm-------760nm--------100μm 红外光(IR) 1μm------------10μm-----------100μm 近红外 中红外 远红外 紫外光(UV)，其中波长较短的部分(50~200nm)，由 于只能在真空中传播，被称为真空紫外光（VUV ）

波动回顾 ·最简单的波动-简谐波 y(z,t)=Acos[(kz-wt)+po] A X 长 2元

时间周期性和空间周期性 一λ X 2π 2π k= 入’ w=2πV= 一T

波传播的速度 ，一2 会=加=4 2元 w

光是矢量波 ·光扰动是一种电磁扰动，随时间变化和空 间分布的规律遵从Maxwell方程组。 又.豆=0 又×成=一h4器 又.i=0 自由空间ME 7×H=e,器 ·光是一种矢量波，电场分量、磁场分量、 传播方向都是矢量。 xWx商=W.商-可i=-,品（×面

于是我们得到了波动方程 又i-6h 8瓦 =0 8庄 V2i-eoe,4.4,t产 它的传播速度已经被方程制约为 E0e,4,= 由此可得真空中电磁波速度 1 = ≈3×10m/8 在介质中"=云 在光频段，介质分子的磁化机构几乎冻结， 也，≈1，于是折射率n≈√E, 介质的折射率n==V妆，≈