光群速与散射二十五.pptVIP

* 折射率法（ ）测得： 第八章 光的吸收、色散和散射 §3 群速 1．群速问题的引出 1860～1862年间测定 折射率时 速度法（ ）测得： 两者差异很大，并非实验误差所致。 瑞利找到了原因，提出了光的相速和群速概念。 2 、相速和群速 1）相速定义：等相面的传播速度 2）相速的公式 由 (常数) ，得： 即： 3）两列单色波迭加后的波包的群速 令： 设： 有： 这是一列振幅受到低频调制的高频波列 由等相面方程： 是“波包”的群速 它相当于“波包”的相速 由等幅面方程： 可以得到低频包络的传播速度： 4）频率连续分布的多列单色波叠加的波包的群速 将频率连续分布的多列单色波叠加： 对于准单色波列，频谱范围 很小 可取 ，令 将 作泰勒展开，只保留前两项 群速是等振幅面 的传播速度，代 表能量的传播速 度，或信号速度。 则： （3） 时， 5）瑞利群速公式 （1） 是介质中的波长。 （2） 时， （4）无色散时， 注意： 6）相速和群速关系的图像推导 下图是两列波迭加的波包 已知： 由图可知： 即： 图中又有： 则： 7）群速公式的其它表示式 ， ， 将上式两边的 合并同类项， ，可得： 再利用 对于弱色散介质有： 则： 上式表明： 介质处于正常色散区时， 介质处于反常色散区时， 8）对 两种折射率的解释 （1）群速和相速折射率定义： （2）两种折射率的关系式： （4） 两种折射率的定量测量 相对钠黄光 速度法： ,折射率法： 色散率的测量： ， 实验数据与两者关系公式符合得很好。 原来： 是相速折射率 是群速折射率 §4 光的散射 1．光散射定义和起因 1）定义： 光束通过光学性质不均匀的介质时， 光线向四面八方传播的现象。 2）产生原因 在不均匀介质中，各次波的叠加 结果呈非相干性，出现了散射现象。 在入射光作用下，介质辐射次波。 3）光散射的分类 瑞利散射和拉曼散射 2．瑞利散射 1）瑞利散射的特征 （1）散射波长与入射波长相同 （2） （3） 散射光强 按空间方 位呈哑铃 形角分布 （4）散射光的偏振态： 自然光入射时 垂直入射光方向的散射光是线偏振光， 各方向的散射光一般为部分偏振光， 沿入射光或其逆方向的散射光仍是自然光。 2）产生瑞利散射的几种机制 （1）分子（原子）产生的瑞利散射 （3）密度涨落产生的瑞利散射－分子散射 （2）细粒产生的瑞利散射 3）瑞利散射成立的条件： ：是散射球体的半径 *