《星河（二）》青少年素质教育丛书.pdf

第三章激光的性质
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电磁波的分类(按波长,频率)
电波:频率<3*1012 HZ, 波长>

光波:(1) 可见光 400~700nm
λ0=550nm(540 THZ) 人眼最易感受波长
在380~780 nm 之外,人眼接受不到的光波
(2) 不可见光:
远红外FIR :1mm~2um 峰值效应
光对物质有穿透力例取暖器
近红外NIR :2u~ 半导体发光 CD
近紫外 NUV :~
真空紫外 YUV :~ x射线
粒子性比波动性更强,方向性和穿透性变强
L
一个波列一个光子、光是一份份地给出能量
谱线和相干性
谱线宽度:
自然线宽:根据关系式
形成的谱线宽度:
多谱勒宽度:
谱线宽度:
单色光:具有单一频率的光.
(实际有一定频率宽度,Δν越小单色性越好单色光仅是近似概念)
I(ν)
1

ν1
ν2
ν0
Δν
ν
光谱:具有许多频率的光
2. 周期波列
f(t)是周期函数 f(t)=f(t+mT) (m=±1, ±2,……)
用傅里叶级数展开:
f(t)=
、、、、、
令
f(t)
0
t
-T
T
2T
-2T
f(t)=
….
矩形波分解成不同频率的简谐波,这些简谐波的频率为……
是的基频
0
-3ν0
3ν0
ν0
-ν0
ν
5ν0
-5ν0
A
0
-3ν0
3ν0
ν0
-ν0
ν
5ν0
-5ν0
A2
在频率轴上,谱线在ν0,3ν0 ,...m ν0离散分布
谱线图
3. 非周期性波列
用傅里叶级数展开, 间隔为零,所以谱线呈连续分布
当频率分量单一, 波列无限连续,按频率分量展开
当频率分量不同
ν
f=I/T
4. 激光的方向性
立体角
当
激光器只向数量级约为的立体角内输出激光光束。
普通光源
S
RtgӨ
R
Ө
令光源的发光面积为,在时间内向其法线方向上的立体角范围内发射的辐射能量为,则光源表面在该方向上的亮度

亮度B与人眼对不同波长的感光灵敏度无关,亮度很高的红外激光看不见,但可切割金属
讨论:(1) ; 发光时间Δt ↓,B↑
(2)虽然单位面积上辐射功率相同,激光光束立体角数量级,比普通光源大 106倍。