文档介绍：三、球面波和柱面波(略)
四、光波的辐射和辐射能
光是电磁波,光源发光是物体辐射电磁波的过程。物体微观上可认为由大量分子、原子、电子所组成,可看成电荷体系,大部分物体发光属于原子发光类型。
(一)电偶极子辐射模型
经典电磁理论把原子发光看成是原子内部过程形成的电偶极子的辐射。
在外界能量的激发下,原子中电子和原子核不停运动,以致原子的正电中心(原子核)和负电中心(高速回转电子)往往不重合,且两者的距离不断变化,使原子成为一个振荡的电偶极子。振荡电偶极子在周围空间产生交变的电磁场,并在空间以一定的速度传播,伴随着能量的传递。
(二)实际光波的认识
实际光源发出的光波并不是在时间和空间上无限延续的简谐波,而是一些有限长度的衰减振动。是由被称为波列的光波组成的。
这是由于原子的剧烈运动,彼此间不断碰撞,辐射过程常常中断,因而原子发光是断断续续的。
原子每次发光的持续时间是原子两次碰撞的时间间隔,持续时间很短,大约10-8~10-9秒。
不相干(不同原子发的光)
不相干(同一原子先后发的光)
∴
∵
原子发出的光波由一段段有限长的称为波列的光波组成;每段波列,其振幅在持续时间内保持不变或缓慢变化,前后各段之间无固定的位相关系,甚至光矢量的振动方向也不同。
实际光源辐射的光波无偏振性。
实际光源由大量原子和分子组成,所发出的光振动方向杂乱无章。
在观察时间内,每个原子发生多次辐射,每次辐射的振动方向和位相无规则。
实际光源辐射的光不是偏振光而是自然光。
光的光矢量在垂直于传播方向的平面内以极快的速度取0~360°内的一切可能的方向,且没有哪一个方向占有优势。具有上述特性的光,称为自然光。
偏振性:振动方向对于传播方向的不对称性称为偏振性。
理想的单色光
具有恒定单一波长的简谐波,它是无限伸展的。
实际原子的发光
是一个有限长的波列,所以不是严格的余弦函数,只能说是准单色光,即在某个中心频率(波长)附近有一定频率(波长)范围的光。
例:普通单色光
: 10-2 10 0A
激光:10-8 10-5 A
0
0
I
I0
I0 / 2
谱线宽度
衡量单***好坏的物理量是谱线宽度
(三)辐射能
电磁波的传播过程伴随着能量在空间的传递。空间某一区域中单位体积的辐射能可以用电磁场的能量密度w表示。
电场能量密度和磁场能量密度