第一章 光的电磁理论3 2013年必威体育精装版物理光学课件.pptVIP

激光可变输出耦合器 1.9 光的吸收、色散和散射 1.9.1、光的吸收 一般吸收：吸收很少，并且在某一给定波段内几乎是不变的；——可见光（石英） 选择吸收：吸收很多，并且随波长而剧烈地变化。——红外光（3.5～5.0μm） 任一物质对光的吸收都由这两种吸收组成。 如果： 则沿z轴传播的平面波： 光强：I0是z=0处的光强, 为物质的吸收系数 1.9.2、光的色散： 1.9.3 光的散射 当光通过光学不均匀的物质时，从侧向可以看到光的现象 分类： 规律： 对于半径r≤0.3 μm的粒子，波长在1μm附近，瑞利定律的误差≤1％; 当粒子半径r0.3 μm时，采用米氏定律。 第一章重点 1.1 一个平面电磁波可以表示为求（1）该电磁波的频率、波长、振幅和原点初相位为多少？ （2）波的传播和电矢量的振动取哪个方向？ （3）与电场相联系的磁场B的表达式。 1.2 一个线偏振光在玻璃中传播时可以表示为 ，试求：（1）光的频率；（2）波长；（3）玻璃的折射率。 1.5 在与一平行光束垂直的方向上插入一透明薄片，其厚度  h=0.01mm，折射率n=1.5，若光波的波长λ=500nm，试计  算插入玻璃片前后光束光程和位相的变化。 解：光程变化△=nh-h=(n-1)h=5×10-6m 平面电磁波在介质中传播的的波函数为 ∴ 位相的变化为 1.7 在离无线电反射机10km远的处飞行的一架飞机，收到功率密度为10μW/m2的信号。试计算：（1）在飞机上来自此信号的电场强度大小；（2）相应的磁场强度大小；（3）发射机的总功率。 解: 已知P0= 10μW/m2 r=10km (1)由 得此信号的电场强度大小为 （2）由 知相应的磁场强度大小为2.9×10-10T （3）发射机的总功率P=P04πr2≈1.26×104W 1.8 沿空间K方向传播的平面波可以表示为 试求K方向的单位矢量K0 1.16 证明(1)rs=-rs’ (2) rp=-rp’ (3)tsts’ =Ts (4) tptp’ =Tp 1.19 证明光波以布儒斯特角入射到两介质界面时，tp=1/n,其中n=n2/n1 证明： 1.21 光束垂直入射到45?直角棱镜的一个侧面，光束经斜面反射后从第二个侧面透出。若入射光强度为I0,问从棱镜透出光束的强度为多少？设棱镜的折射率为1.52，并且不考虑棱镜的吸收。 解： 光束垂直入射 透射率为T1=n[2/(n+1)]2≈0.96 因为 sinθc=1/1.52 θc45? 所以 光束在直角棱镜的斜面上发生全反射 R2=1 全反光束经直角棱镜的直角边垂直透射出 其透射率T3=T1 ∴ I=I0T1R2T3 ≈0.92I0 1.27 一直圆柱形光纤，光纤纤芯的折射率为n1,包层的折射率为n2,并且n1n2.（1）证明：（2）若n1=1.62,n2=1.52,求最大孔径角。 1.瑞利散射： 散射光强与入射光波长的四次方成反比，即 为光源中强度按波长的分布函数 应用：红光散射弱、穿透力强 A B 2. 米氏散射:σ(λ) 的经验公式表示为： V为能见度（km），λ为传输波长（nm）。q与能见度有关，较传统的观点认为它们之间的关系如下：  3.非线性散射-拉曼散射是研究分子结构的一种很重要的方法 在非弹性碰撞过程中，光子和分子有能量交换，光子转移一部分能量给分子或者从分子中吸收一部分能量，从而使其频率发生改变 散射光谱中，除有与入射光频率?0 相同的谱线外，还有频率为ω0 ± ω1 ,ω0 ± ω2, ……. 的强度较弱的谱线。 平面波、球面波的性质和数学表达 坡印亭矢量和光强，二者之间的关系 菲涅尔方程及菲涅尔公式的物理意义、图形特点 反射率和透射率 布儒斯特角、全内反射 解：（1） 所以电磁波的频率 波长 振幅 A=2V/m 原点初相