第二章 光电检测技术基础10 PPT课件.ppt

光的本性
“光”,是我们十分熟悉的对象。我们天天接触光,处处利用光。光是人类生存的基础,是美化世界的信使,是生产发展的工具。对地球而言,太阳是最大的光源,宇宙间的恒星,全都是发光体。
虽然我们生活在光的世界,时刻感觉道光的存在,但是我们对于光的本性的认识却经历了漫长的岁月,这种认识过程知道现在还在继续着。
第二章光电检测技术基础
十七世纪之前:——感性认识阶段
墨翟《墨经》( 公元前468—公元前376)
欧几里德《光学》(公元前330—公元前275)
经验规律——平面镜成像,反射定律
光的触须说
十七世纪:——几何光学、光学仪器
利佩尔兹:1608年,荷兰的利佩尔兹发明望远镜
开普勒(1571—1630):研制开普勒天文望远镜,1611年著作《折光学》,提出照度定律,得出折射角和入射角近似成正比关系,解释近视眼和远视眼原因
斯涅儿:1621年在一篇文章中给出入射角的余割和折射角的余割之比为常数
笛卡尔:1620年给出用正弦函数表述的折射定律
费马:1657年指出光在介质中传播时所走路程取极值的原理——费马原理,并根据这个原理推出光的反射和折射定律
十七世纪中叶,几何光学基础基本奠定
牛顿:1672年完成三棱镜色散实验,发现了牛顿圈,1704年出版《光学》一书中提出光的微粒说
光的微粒说可以解释反射和折射定律,但不能解释牛顿圈
惠更斯:1678年创建光的波动说,提出次波原理
仍局限在几何光学方面,没有指出光现象的周期性,没有提到波长、相位的概念,不能说明干涉、衍射等有关光的本性的现象
十八世纪:
光的理论没什么进展,大多说科学家接受了光的微粒说
十九世纪:——光的电磁理论
托马斯—杨:1801年用双缝显示了光的干涉现象,第一次成功的测定了光的波长,用干涉原理令人满意的解释了白光照射下薄膜颜色的由来
菲涅尔:1815年用杨氏干涉原理补充了惠更斯原理,形成了惠更斯—菲涅尔原理,不仅可以解释光在各向同性介质中的直线传播,还可以解释光绕过障碍物的衍射现象,是波动光学一个非常重要的原理
法拉第:1845年发现了光的震动在强磁场中的旋转,揭示光学现象和电磁现象的内在联系
韦伯:1856年发现电荷的电磁单位和静电单位的比值等于真空中的光速300000000米/秒
麦克斯韦:1860年提出光是电磁波的理论
电磁波(在真空中C=)与光的速度完全一样,并且都不需要传播媒质;电磁波的理论都可以用来描述光的各种现象,理论与实践在许多方面都很吻合。光的电磁理论揭示了光的电磁本质,使人们对光本性的认识大大提高了一步。
波的频率是由波源确定的,它就等于波源震动的频率,而波速是由媒质决定的
波传播的速度(简称波速)V 和波长λ、周期T(或频率f)的关系是:
一个完整的波的长度,叫做波长,用符号λ表示。
波前进一个波长所需的时间,叫做波的周期,用符号T表示。它也等于媒质中的点振动一次的时间(单位用秒)。
周期T的倒数是波的频率,用符号f表示,是指单位时间内波前进距离内完整波的数目,(单位用次/秒,叫做赫兹)。
电磁波在不同媒质传播时,它的速度是不同的,但都比真空中的速度C要小。光在空气中的速度略小于C,通常可用C来近似,光在水中的传播速度只有C的四分之三,在玻璃中的传播速度是C的三分之二。
在真空中,电磁波的速度、波长、频率之间的关系为
C=λ·f
由于光波的波长很短,用米或厘米作单位都嫌太大,而采用更小的单位微米(µm)、纳米(nm)和埃(À),它们之间的换算关系为:
1m=103mm=106µm=109nm=1010 À