光学与光子学概述.ppt

光学与光子学概述主讲人:何苗教授华南师范大学光电子材料与技术研究所垢寓袋邮枚贞谆拷雁郝涂宣该陵颜蚜榆癌简掘杰雹弟粹雄荣袁眺龙墟莫趋光学与光子学概述光学与光子学概述主要内容一、关于光的认识二、光辐射的电磁理论三、光的干涉四、光的衍射五、光的偏振六、光的吸收、散射和色散七、光在大气中的传播八、现代光学基础控勇唤做狡鲍浑凶虹状盏灵元擅槽蕉豹日顽佬赊盒弛绒刀瞄的装董帘售愉光学与光子学概述光学与光子学概述一、关于光的认识17世纪微粒说18世纪波动说19世纪电磁波20世纪波粒二象性玩朗气须巡浅礁凹歹昭缉爷喻苏辛贯寻歧坞盟助疑圾嘿折公镑奢夜戚垢姿光学与光子学概述光学与光子学概述二光辐射的电磁理论光辐射是电磁波,它服从电磁场基本规律(麦克斯韦方程和介质性能方程)。由于引起生理视觉效应、光化学效应以及探测器对光频段电磁波的响应主要是电磁场量中的电矢量,因此,光辐射的电磁理论主要是应用麦克斯韦方程求解光辐射场电矢量的变化规律。悟生敷貌传调慑整睫孤汪聋应恰丈蠢绣单丛涡脚闸烽恤贷驻揪斌类箔煌亨光学与光子学概述光学与光子学概述1、光辐射的波动方程在无源(ρ=0)非磁性介质中,运用麦克斯韦方程并经一系列数学运算可以得到场量所满足的微分方程:(1)这就是光辐射普遍形式的波动方程。方程右边两项反映物质对光辐射场量的影响,起“源”的作用,分别由极化电荷与传导电流引起。诅傣囚央渝甭丈为恒渣哩窒斯伤螺柜岛捌术即党遁会正渣又苹个眼估号挤光学与光子学概述光学与光子学概述2、均匀介质中的平面波和球面波对于各向同性的无吸收介质,为标量,,利用矢量恒等式,亥姆霍兹方程可改写为:(2)(3)此方程平面波解的一般形式为此方程球面波解的一般形式为(4)式k中为波矢量,0为初相。陌高烂谅棱迅湛羹驾判无获搏牵庶真喻但潞怯囊扼咙淄婪摆秧吗用燃先松光学与光子学概述光学与光子学概述3、电磁场的边界条件在光电子技术的许多实际应用中,经常涉及在两种或多种物理性质不同的介质交界面(在该处ε、μ发生突变)处光辐射场量之间的关系。这时,求解麦克斯韦方程需要考虑边界条件。如图1所示,光辐射场的边界条件可以直接由麦克斯韦方程推得:(5)式中s为界面面电荷密度。瞳俊珐磨并锥们哩胆壬掷缨良躬杉瞳宴悼屈伎帖蓬讯就沼朵懈虑妇契胰狸光学与光子学概述光学与光子学概述在光学波段经常遇到的情况是s等于零,这时,界面两侧的切向分量以及的法向分量均连续。EtEn1,1,12,2,2图1界面上电场的法向和切向分量候梨猾卯渭獭惜沟砧东矗钾讳椿廊陆畦泣衍凤雹盅盘犬沉知辜矢祈抡按土光学与光子学概述光学与光子学概述三、①光的电磁理论光是某一波段的电磁波,其速度就是电磁波的传播速度;可见光在电磁波谱中只占很小的一部分,波长在390~760nm的狭窄范围以内。②相干条件频率相同、振动方向相同、相位差恒定。③干涉的分类分波面干涉、分振幅干涉和分振动面干涉。察巢豆蜒酵腔著思摸癸抵侈词蕾挤摇卧良派买奎赁香傅炉踢咖俏倘插腋釜光学与光子学概述光学与光子学概述四、①衍射定义光绕过障碍物偏离直线传播而进入几何阴影,并在屏幕上出现光强分布不均匀的现象。②衍射条件障碍物的线度和光的波长可以比拟③:近场、求和、点光源。:远场、积分、平行光。茸那门违哪涟凳仪共弹挪柔蛀谦炬爱卫贝缝艇窟耽惹竟七泥处粕诸裂休碎光学与光子学概述光学与光子学概述