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生活中的光学
生活中的光学
1光的产生传播以及怎样才能看见物体
光的产生
光是能量,能量大小由光子的频率决定,很多能量转移过程中都有光子的产生,当光子的数目达到一定程度且频率在人能感受的范围中时,就成了生活中肉眼所见到的光,贝达衰变时放出的光子数目太少,我们不能看见,紫外光,红外线频率在人眼感觉范围之外,我们也不能见到.
我们看到的太阳光是太阳最薄的光球层发出的,那里的物质是等离子态,即原子被电离为原子核和电子,由于电子在原子核中是按量子能级分布,当一个原来被电离的自由电子进入原子的能级中时,电子能量降低,有能来能量守恒,这个过程产生一个特定频率的光子,由于电子能量的连续性分布和量子轨道的不唯一性,太阳发出各个频率段的光子,也就有了人眼中的各种色彩.
光子是能量的携带者,而光在微观上就表现为光子,所以光与能量的释放与转换分不开的.
想给你讲一下光的本质:
我们从出生起,就与光有千丝万缕、不可断绝的联系,但光究竟是什么呢?
距今300多年前,赫赫有名的英国物理学家兼数学家牛顿创立了光学这门学科。
当时,牛顿认为光是由一种弹性小球组成的。
这就是所谓的光的微粒说。
光的微粒说可以解释光的反射和光的折射现象。
对于光的反射现象,可以设想打弹子球的情形。
当弹子球在行进过程中撞到边框上就会被弹回。
光的反弹也是这样,光的粒子投射到像镜子那样光滑的表面就可以单向反射。
对于光的折射现象,牛顿也提出了解释。
按照万有引力定律,当光从光疏物质(如空气)进入光密物质(如水或玻璃)时,由于是两种不同的光媒质,它们对光的吸引作用就有差别。
一般来说,光密物质密度较大,它对光的吸引作用强些;光疏物质密度较小,它对光的吸引作用弱些。
这样,光束由空气进入水或玻璃中时,就会折向密度较大的水或玻璃的一侧。
光的微粒说在解释一些光的色散问题时遇到了困难。
跟牛顿同时代的荷兰物理学家惠更斯,提出了完全不同的另一种学说——光的波动说。
他认为光与声音一样,都是一种空气振动过程,这种振动像水波那样是一波接一波传递的。
这就是光的波动说。
两位科学家各持己见,互不相让。
当时牛顿在科学界的威望要比惠更斯高,所以大多数人附和牛顿的看法,于是微粒说占了上风。
1864年,英国物理学家麦克斯韦在仔细研究了光波后指出:
光波是与无线电波、X射线以及γ射线一样的电磁波,它们之间的区别仅仅是波长不同。
无线电波一般以米为单位,光波则比无线电波要短得多。
这样,麦克斯韦使光的波动说被大家承认。
这种光的波动理论,虽能比较满意地解释光在传播过程中产生的反射、折射和干涉现象,但却解释不了光电效应。
德国大名鼎鼎的物理学巨匠爱因斯坦于1905年提出了光子说。
光子说认为,光能是聚集成一份一份的,以不连接的形式在空中传播。
每一份光叫做一个光量子。
光量子既是一种微粒,又是一种电波。
光子说把几百年来争论不休的两种观点,即光的微粒说和波动说统一了起来。
今后对光的本质很可能还会有新的认识。
但到目前为止,光子说是最完美的解释。
根据目前的说法,从本质上来解释只能达到这些。
光的传播
光的传播规律
光在同种均匀介质中沿直线传播。
小孔成像、日食和月食还有影子的形成都证明了这一事实。
撇开光的波动本性,以光的直线传播为基础,研究光在介质中的传播及物体成像规律的学科,称为几何光学。
在几何光学中,以一条有箭头的几何线代表光的传播方向,叫做光线。
几何光学把物体看作无数物点的组合(在近似情况下,也可用物点表示物体),由物点发出的光束,看作是无数几何光线的集合,光线的方向代表光能的传递方向。
这些概念显然与光的波动本性相违背,但是如果我们所讨论的研究对象的尺寸远远大于光的波长,而它的细微结构也不必十分严密考虑的情况下,由几何光学得出的结论还是很好的近似。
(应用波动光学,可以得到光的传播问题的严密的解),由于几何光学方法简捷,在解决光学技术问题中,经常用到它。
几何光学中光的传播规律有三:
(1)光的直线传播规律已如上述。
大地测量也是以此为依据的。
(2)光的独立传播规律两束光在传播过程中相遇时互不干扰,仍按各自途径继续传播,当两束光会聚同一点时,在该点上的光能量是简单相加。
(3)光的反射和折射定律。
光传播途中遇到两种不同介质的分界面时,一部分反射,一部分折射。
反射光线遵循反射定律,折射光线遵循折射定律。
怎样才能看见物体
古人很早就思考过这个问题,提出过一些猜测。
有人认为是眼睛发出光线,这些光线碰上物体,人才看见那些物体。
还有人认为眼睛发出触须那样的东西,通过触摸而看到物体。
这些看法都是错误的,但它说明人的认识是不断进步的。
公元11世纪,阿拉伯科学家伊本?
海塞本纠正了上述看法。
他认为光线是从火焰或太阳发出,射到物体上,被物体反射后进入人眼,人因此而看到物体。
现在我们知道,人眼就好像一架照相机。
当发光物体发出的光或不发光物体反射的光进入眼睛,通过眼睛的折光部分在眼的视网膜上形成物体倒立的像,然后通过神经系统传到大脑,产生视觉,人就看到了物体。
眼是人体重要的感觉器官,那么人眼是怎样看见外界物体的呢?
人眼感受光线(波)刺激主要包括两个过程:
一是折光过程,即外界物体发射或反射到眼的光线,经过眼的透明组织——角膜、房水、晶状体和玻璃体的折射,把物体成像在视网膜上,形成一倒置缩小的实像(见附图)。
这个过程类似照相机的照相作用,基本上是一个物理过程;二是感光过程,即视网膜感受光的刺激后,产生光化学反应,最后产生神经冲动,再通过视神经将冲动传到视觉中枢(大脑的枕叶皮层),从而产生视觉,这是一个复杂的生理过程。
和照相机里的像一样,视网膜上的像其实也是倒立的,也是左右换位的。
为什么我们眼睛看到的像不是倒立而是正立的呢?
这是由于手脑并用和大脑的纠正作用的结果,即在婴儿时期看某物体时,往往会用手去拿或摸,但手拿(摸)的结果与大脑的感觉恰巧相反,如想拿右边的东西而手却伸向左边,想拿物体的上端(面)手却伸向物体的下端(面)。
这样在较长时间生活过程中,经过大脑的纠正作用,习惯把倒像看成正立的,因此人就感到物像是正立的了。
2身边的光的反射和折射现象
一.
光的反射定律
反射光线与入射光线、法线在同一平面上;反射光线和入射光线分居在法线的两侧;反射角等于入射角。
可归纳为:
“三线共面,两线分居,两角相等”。
二.光的两种反射现象
1.镜面反射:
平行光线经界面反射后沿某一方向平行射出,只能在某一方向接收到反射光线(反射面是光滑平面)。
2.漫反射:
平行光经界面反射后向各个不同的方向反射出去,即在各个不同的方向都能接收到反射光线(反射面是粗糙平面或曲面)。
注意:
无论是镜面反射,还是漫反射都遵循光的反射定律;在光的反射中光路可逆。
3.思考:
⑴在实验暗室中,用改装过的手电筒射出一束光,照在平面镜上。
移动镜子,看看能竟室内的其他物体照亮吗?
⑵将光照在其他不发光的物体上时,我们能看到物体了吗?
小结:
光从一种均匀物质射向另一种均匀物质时,在它们的分界面上会改变光的传播方向,又返回到原先的物质中,这就是光的反射。
4.身边的光的反射现象。
(1)为什么能看到发光的物体?
如看到蜡烛的光焰、电灯等。
是因为它们发出的光射进了我们的眼睛。
(2)白天或夜里灯光下能看到不发光的物体,夜里或暗室里就看不到物体了,这是什么原因呢?
是因为光线射到不发光的物体表面上时,物体将光反射到我们的眼睛里了。
5.拓展资料水 镜
早在上古时,人们从生活实践中知道俯身平静的水面就可以看到自己的形象,因而把水面作为镜子,称为“水镜”。
以反射角等于入射角为主要内容的反射定律最早是由古希腊数学家欧几里德(前330-前275)在他的《反射光学》一书中提到的,但比欧几里德早一个多世纪的中国墨家对光的反射已有详细的研究。
在《墨经》中描述了平面镜成像原理,它指出像的形状、颜色、远近、正倒部全同于物体。
同时还指出物体向镜面移近时像也向镜面移近,物体离远,像也离远.以此进一步说明镜中像物的对称关系。
这充分说明墨家实际上已经认识了光的反射定律.更有意义的是,墨家在分析镜面成像时,把物体析为物点,把像析为像点.这是一个重要的理论创造,至今仍在沿用。
利用平面镜反射原理,中国古代人们在公元前2世纪就制成了世界上最早的潜望镜,西汉初年成书的《淮南万毕术》中有这样的记载:
“取大镜高悬,置水盆于其下,则见四邻矣”。
这个装置虽然简单,但意义深远,它和现代所用的潜望镜的原理是一样的。
三、光的折射
1.折射现象:
光从一种介质斜射入另一种介质中时,传播方向一般发生变化,这种现象叫做光的折射。
2、光的折射规律
(1).折射光线与入射光线和法线在同一平面内。
(2) .折射光线与入射光线分居法线两侧。
(3).当光从光疏介质斜射入光密介质中时,折射角小于入射角。
(4).当光从光密介质中斜射入光疏介质时,折射角大于入射角。
(5).当入射角增大时,折射角也随着增大。
(6).当光线垂直射向介质表面时,传播方向不改变
注意:
光的折射中光路可逆。
人从空气看到水中的物体是看到物体的虚像。
3.实验探究:
会在水中“上浮”的硬币。
为什么会发生这样的现象,实验中光的传播路径是怎样的?
分析:
以实验为例:
如图一所示红色光线可被视为是从硬币上出发的所有光线的临界线,它将容器外空间分成I—可见硬币区和II—不可见硬币区,而实验开始初已要求学生调整视线的角度,使自己处于II的顶部(即:
恰好看不见硬币)。
而在容器中倒入适量清水后,原本看不见硬币的II区域,此时却可以看到硬币了,说明临界光线已进入到II区域,再根据“光在同种均匀介质中沿直线传播”的原则,便可得出图中的折射光线。
4.身边的光的折射现象。
(1)池底变浅的原因。
强调:
人看到池底是因为池底射出的光经过折射后进入人眼。
人眼的生理功能只能感觉光是沿直线射来的。
所以池底好像抬高了,也就是变浅了。
需要指出:
人们看到池底的A′点是A点的虚像。
(2)碗底加水后变浅。
其道理和上述一样。
(3)看见有水的碗中的筷子变弯。
5、拓展资料海市蜃楼
夏天,在平静无风的海面上,向远方望去,有时能看到山峰、船舶、楼台、亭阁、集市、庙宇等出现在远方的空中。
古人不明白产生这种景象的原因,对它作了不科学的解释,认为是海中蛟龙(即蜃)吐出的气结成的,因而叫做“海市蜃楼”,也叫蜃景。
海市蜃楼是光在密度分布不均匀的空气中传播时发生全反射而产生的。
夏天,海面上的下层空气,温度比上层低,密度比上层大,折射率也比上层大。
我们可以把海面上的空气看作是由折射率不同的许多水平气层组成的。
远处的山峰、船舶、楼房、人等发出的光线射向空中时,由于不断被折射,越来越偏离法线方向,进入上层空气的光线入射角不断增大,以致发生全反射,光线反射回地面,人们逆着光线看去,就会看到远方的景物悬在空中。
在沙漠里也会看到蜃景。
太阳照到沙地上,接近沙面的热空气层比上层空气的密度小,折射率也小。
从远处物体射向地面的光线,进入折射率小的热空气层时被折射,入射角逐渐增大,也可能发生全反射,人们逆着反射光线看去,就会看到远处物体的倒景,仿佛是从水面反射出来的一样。
沙漠里的行人常被这种景象所迷惑,以为前方有水源而奔向前去,但总是可望而不可及。
在炎热夏天的柏油马路上,有时也能看到上述现象。
贴近热路面附近的空气层同热沙面附近的空气层一样,比上层空气的折射率小。
从远处物体射向路面的光线,也可能发生全反射,从远处看去,路面显得格外明亮光滑,就像用水淋过一样。
四、评价与反馈
1.光线的反射定律是阐明______光线方向的,就是:
_______跟入射光线和法线在_________上,反射光线和入射光线分居在_____;_______角=________角。
2.完成下列光路图,并填出反射角i'
3.渔夫叉鱼时,位置偏上还是偏下,为什么?
(组织学生交流辩论,探索
3近视眼睛老光眼睛的运用原理
人们常把眼睛比做人体的“照相机”。
眼的构造和功能与照相机有许多相似之处,但眼是有生命的人体器官,比照相机精巧、复杂得多。
照相机的镜头是凸透镜,光线经过镜头发生折射,调整镜头前后位置,可使光线聚焦在照相底版上,成为一个清晰的倒像。
眼球的透明部分(角膜、晶状体,玻璃体)也可以使进入眼内的光线折射、聚焦,晶状体的厚度和弯曲度可由睫状肌的活动而改变,适当的调节使进入光线恰好聚焦在视网膜上,成为一个清晰的倒像,这一点人眼与照相机确有相似之处。
用照相机拍摄远近不同距离物体时,必须相应改变镜头与底版之间的距离,使光线恰好聚焦在底版上,照片才能清晰。
人的眼球内屈光间质的距离则不能随意改变,人是通过改变晶状体屈折力相应增减来看清不同距离物体的,也就是通过眼的调节功能来完成。
当不使用调节时(调节可以理解为眼看远变换看近的能力),来自5米以远的平行光线经眼的屈折聚焦在视网膜上,形成清晰的物像,这种正常屈光状态的眼称为正视眼。
如果光线聚焦在视网膜的前、后,或不能聚焦,则视网膜上的物像模糊不清,这样的眼就是非正视眼,或称为屈光不正。
平行光线聚焦在视网膜之前就是近视眼,聚焦在视网膜之后是远视眼,不能聚焦于同一平面的是散光眼,两眼屈光度有明显差别称为屈光参差。
屈光不正一般可以用眼镜矫正,外观上看人们戴的眼镜都差不多,但近视、远视、散光戴的眼镜性质却并不一样,它们分别需要:
近视眼用凹透镜矫正,远视眼需戴用凸透镜,散光眼则需要柱镜来矫正
XX百科说的是近视眼镜可以让视力不好的人看清楚远处的东西。
是利用了凹透镜的原理,使物体放大。
那么我去看凹透镜的原理:
凹透镜所成的像总是小于物体的、直立的虚像,凹透镜主要用于矫正近视眼。
接着我从凸透镜里看到了凸透镜与凹透镜的区别方法:
3.放大法(把透镜放到字上,看照后的字是放大是凸透镜,缩小是凹透镜)。
成像不同:
凸透镜能成正立放大虚像、倒立放大实像、倒立等大实像、倒立缩小实像。
凹透镜只能成正立缩小虚像。
凸透镜是折射成像成的像可以是正、倒;虚、实;放、缩。
起聚光作用。
凹面镜是反射成像能成倒立的缩小或放大的实像,也可以成正立放大的虚像。
起散光作用透镜(包括凸透镜)是使光线透过,使用光线折射后成像的仪器,光线遵守折射定律。
面镜(包括凸面镜)不是使光线透过,而是反射回去成像的仪器,光线遵守反射定律。
凸透镜可以成倒立放大、等大、缩小的实像或正立放大的虚像。
可把平行光会聚于焦点,也可把焦点发出的光线折射成平行光。
凹面镜只能成正立放大的虚像,主要用发散光线。
近视眼镜可以让视力不好的人看清楚远处的东西。
是利用了凹透镜的原理,使物体放大。
凹透镜的原理:
凹透镜所成的像总是小于物体的、直立的虚像,凹透镜主要用于矫正近视.
晶状体会调节你看远处的焦距,近视眼是因为长时间看近处,晶状体长时间紧张,以至于凸度增大,不能恢复原状。
近视眼镜实际上是一个凹透镜,加在凸透镜上可以让晶状体的焦距变长,这样才可以看到远处,达到矫正视力的目的
如果你戴着近视眼镜看物体,会发现物体变小,因为凹透镜有使光线发散的作用,在一定距离内透过镜片看各种物体都小一些,镜片度数越大越明显。
当镜片与眼角膜相距12至15毫米,你就会觉得物象缩小了。
4显微镜望远镜
1604年荷兰人詹森把两块磨好的透镜同轴间隔一定距离装在铜管子里,用它来看书本上的字,字被放得很大。
在当时的条件下,这是一件十分了不起的发明,所以轰动一时。
受此启发,詹森制成了有史以来第一架被称为显微镜的复式放大镜,它仅能放大约20倍。
詹森因此成为显微镜的奠基人。
显微镜的构造?
显微镜的原理是什么?
如何使用显微镜?
显微镜镜筒的两端各有一组透镜,每组透镜的作用都相当于一个凸透镜.
靠近眼睛的凸透镜叫目镜
靠近被观察物体的凸透镜叫做物镜
反光镜可旋转,能使反射光线从下方照射到被观察的物体上,增大物体的亮度.
载物台用来放置被观察的物体,载物台中央有一圆孔,反射镜反射的光线从下方穿过圆孔,照射在被观察物体上.
物体通过物镜成放大的实像.这个实像作为目镜的“物体”,通过目镜成放大的虚像.
显微镜使物体经过两次放大,使肉眼看不到的小物体能看到.
物镜使物体成放大、实像,物距在二倍焦距和焦距之间;目镜使物体成放大、虚像,物距在焦距之内.
显微镜就是根据这个原理制成的.显微镜的放大倍数等于物镜的放大倍数乘以目镜的放大倍数.
目前光学显微镜在世界各国已经得到了高度的发展。
不仅如此,1937年由德国人鲁斯卡等研制出了第一台电子显微镜。
随后,荧光显微镜、声波显微镜、核磁共振显微镜等又相继问世。
它们将光学显微镜只能将物像放大2000倍的能力扩大到100万倍。
望远镜
大约1609年,意大利的科学家伽利略知道了荷兰人詹森这件事,他在研究之后,用两个凸透镜做成了一台望远镜.他后来不断改进,用自己的望远镜第一次发现了天上的银河并不是一片连续发光的云,而是由许多的星星组成的.他发现月亮表面并不是平坦的.而是有许多高低不同的环形山;发现了太阳黑子,看到了土星周围有一圈光环.更重要的是,他发现了有四颗卫星绕着木星转,很神奇是吗?
想了解吧.
望远镜也是由两组凸透镜组成.
靠近眼睛的叫做目镜,靠近被观测物体的叫做物镜.
物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成实像.
目镜的作用相当于一个放大镜,用来把这个像放大.
可能有的同学会问,由凸透镜成像规律知道,物体离凸透镜很远,物体所成的像应该是缩小的像,为什么我们用望远镜看到物体却是放大的?
原来,我们眼睛感觉一个物体是大还是小,不仅与物体大小有关,还取决于物体在我们眼睛所成的“视角”,视角越大眼睛感觉物体就越大(如下图)。
因为望远镜使物体的像成在离我们眼睛很近的地方,这个像对我们眼睛所成的视角很大,所以我们就感到物体被放大了。
显微镜和望远镜都是由两组凸透镜组成,都叫物镜和目镜,但有不同的地方,显微镜的物镜,物距在二倍焦距和一倍焦距之间,成倒立放大的像.作用是使物体进行一次放大.望远镜的物镜,物距在二倍焦距以外,成倒立缩小的像,作用是把远处的物体与眼睛的距离拉近.目镜都起放大镜的作用.
练习
1下列关于显微镜和望远镜的说法正确的是【】
A、天文望远镜能看见遥远的星体,是因为星体上的光线通过望远镜后所成的像比星体本身大得多;
B、显微镜可以将来自物体的光线经过两次放大后成一个倒立、放大的实像;
C、望远镜可以用一组凸透镜和凹透镜组合而成;
D显微镜可以用一组凸透镜和一组凹面镜组合而成.
2如图所示,是一种称之为“七仙女”的神奇玻璃酒杯。
空杯时什么也看不见,斟上酒,杯底立即显现出栩栩如生的仙女图。
下列对仙女图形成原因的探讨中,正确的是:
【】
A.可能是酒具有化学显影作用;
B.可能是酒的液面反射,在酒中出现放大的像;
C.可能是图片在杯底凸透镜焦点处成放大的像;
D.可能是斟酒后杯底凸透镜焦距变大,使图片在一倍焦距以内,成放大的虚像.
5生活中的色散现象和单色光的获取
科技名词定义
色散dispersion光纤中由光源光谱成分中不同波长的不同群速度所引起的光脉冲展宽的现象。
色散也是对光纤的一个传播参数与波长关系的描述。
百科名片
色散
色散指复色光分解为单色光而形成光谱的现象叫做光的色散。
色散可以利用棱镜或光栅等作为“色散系统”的仪器来实现。
复色光进入棱镜后,由于它对各种频率的光具有不同折射率,各种色光的传播方向有不同程度的偏折,因而在离开棱镜时就各自分散,形成光谱。
几列波在媒质中传播,它们的频率不同,传播速度亦不同,这种现象叫色散,在物理学中,把凡是与波速、波长有关的现象,叫作色散。
材料的折射率随入射光频率的减小(或波长的增大)而减小的性质,成为“色散”。
右图为几种光学材料的色散曲线。
色散可通过棱镜或光栅等作为“色散系统”的仪器来实现。
如一细束阳光可被棱镜分为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光。
这是由于复色光中的各种色光的折射率不相同。
当它们通过棱镜时,传播方向有不同程度的偏折,因而在离开棱镜则便各自分散。
色散图示
色散棱镜
特征原因
Dispersion色散
进入钻石内的光线,根据不同瓣面角度作内部反射,光线的分配反射产生彩虹七色,称为色散。
在光纤传输领域内是指:
光脉冲沿着光纤行进一段距离后造成的频宽变粗。
它是限制传输速率的主要因素。
钻石
模间色散
只发生在多模光纤,因为不同模式的光沿着不同的路径传输。
材料色散
不同波长的光行进速度不同。
波导色散
发生原因是光能量在纤芯及包层中传输时,会以稍有不同的速度行进。
在单模光纤中,通过改变光纤内部结构来改变光纤的色散非常重要。
波导色散
复合光通过三棱镜等分光器被分解为各种单色光的现象,叫做光的色散。
分开的单色光依次排列而成的光带叫做光谱。
各种颜色的光在真空中都以恒定的速度传播;而在介质中,光波的传播速度要减小;而且不同波长的光波,传播速度也各不相同。
因此,同一介质对不同的单色光折射率是不同的,红色光的折射率最小,紫色光的折射率最大。
三棱镜
介质折射率随光波频率或真空中的波长而变的现象。
当复色光在介质界面上折射时,介质对不同波长的光有不同的折射率,各色光因折射角不同而彼此分离。
1672年,牛顿利用三棱镜将太阳光分解成彩色光带,这是人们首次作的色散实验。
通常用介质的折射率n或色散率dn/dλ与波长λ的关系来描述色散规律。
任何介质的色散均可分正常色散和反常色散两种。
钻石的色散
复色光分解为单色光而形成光谱的现象.让一束白光射到玻璃棱镜上,光线经过棱镜折射以后就在另一侧面的白纸屏上形成一条彩色的光带,其颜色的排列是靠近棱镜顶角端是红色,靠近底边的一端是紫色,中间依次是橙黄绿蓝靛,这样的光带叫光谱.光谱中每一种色光不能再分解出其他色光,称它为单色光.由单色光混合而成的光叫复色光.自然界中的太阳光、白炽电灯和日光灯发出的光都是复色光.在光照到物体上时,一部分光被物体反射,一部分光被物体吸收。
如果物体是透明的,还有一部分透过物体。
不同物体,对不同颜色的反射、吸收和透过的情况不同,因此呈现不同的色彩。
6激光及其产生与应用
激光的最初中文名叫做“镭射”、“莱塞”。
意思是“受激辐射的光放大”。
1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”改称“激光”。
激光是20世纪以来,继原子能、计算机、半导体之后,人类的又一重大发明,被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的激光”。
它的亮度为太阳光的100亿倍。
它的原理早在1916年已被著名的物理学家爱因斯坦发现,但要直到1958年激光才被首次成功制造。
激光是在有理论准备和生产实践迫切需要的背景下应运而生的,它一问世,就获得了异乎寻常的飞快发展,激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生,而且导致整个一门新兴产业的出现。
激光可使人们有效地利用前所未有的先进方法和手段,去获得空前的效益和成果,从而促进了生产力的发展。
【激光产生】
若原子或分子等微观粒子具有高能级和低能级,在两能级间存在着自发发射跃迁、受激发射跃迁和受激吸收跃迁等三种过程。
受激发射跃迁所产生的受激发射光,与入射光具有相同的频率、相位、传播方向和偏振方向。
原子的运动状态可以分为不同的能级,当原子从高能级向低能级跃迁时,会释放出相应能量的光子(所谓自发辐射)。
同样的,当一个光子入射到一个能级系统并为之吸收的话,会导致原子从低能级向高能级跃迁(所谓受激吸收);然后,部分跃迁到高能级的原子又会跃迁到低能级并释放出光子(所谓受激辐射)。
这些运动不是孤立的,而往往是同时进行的。
当我们创造一种条件,譬如采用适当的媒质、共振腔、足够的外部电场,受激辐射得到放大从而比受激吸收要多,那么总体而言,就会有光子射出,从而产生激光。
【激光的特点】
(一
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- 关 键 词:
- 生活 中的 光学