西安科技大学：《材料物理学》第三章 材料的光学

第三章 杜慈玲博士主讲 西安科技大 材料科学与工程系

第三章 杜慧玲 博士 主讲 西安科技大学 材料科学与工程系

内容 光的基本性质 介质对光的反射与折射 介质对光的吸收 介质对光的散射与色散 材料的光发射 激光与激光材料

内容 光的基本性质 介质对光的反射与折射 介质对光的吸收 介质对光的散射与色散 材料的光发射 激光与激光材料

几何光学( geometrical optics)·波动光学( wave optics 量子光学( quantum optics) 1光是电磁波 应用电磁场理论说明光的基本现象和规律 2光的折射与反射 光波与物质在界面处的相互作用 3光的吸收与散射 光波在介质中与物质原子的相互作用 4光的偏振 光矢量和光的各种偏振态

1 光是电磁波 2 光的折射与反射 3 光的吸收与散射 4 光的偏振 应用电磁场理论说明光的基本现象和规律 光波与物质在界面处的相互作用 光波在介质中与物质原子的相互作用 光矢量和光的各种偏振态 • 几何光学 (geometrical optics) • 波动光学 (wave optics) • 量子光学 (quantum optics)

回顾与总结 光的现象 光的微粒说 光的波动说 光的电磁 光的波粒二象 光的直线传播 光的干涉电磁波谱 光的传播速度 光的反射 光的衍射光谱 光的折射

回顾与总结 光 的 现 象 光 的 微 粒 说 光 的 波 动 说 光 的 电 磁 说 光 的 波 粒 二 象 性 光的直线传播 光的传播速度 光的反射 光的折射 光的干涉 光的衍射 电磁波谱 光谱 ?

1.光的基本性质 引言: (1)微粒学说( corpuscular theory) (2)波动学说( undulatory theory) (3)光—具有波粒二象性的物质 粒子性:光子( Photon):E=hv=hc/A

§1. 光的基本性质 引言 ： （1）微粒学说 ( corpuscular theory ) （2）波动学说 ( undulatory theory ) （3）光 —— 具有波粒二象性的物质 粒子性：光子(Photon ) ：E = hν= h c / λ

§1.光的基本性质 1.1电磁辐射 电磁波是矢量波 电磁波=交变电磁状态的传播 真空中的电磁波 设一平面电磁波 E O 由麦克斯韦理论可得 H x02E02E02E102E =E1 ax at' ax 20t

一 电磁波是矢量波 电磁波 ＝ 交变电磁状态的传播 E  H  H  H  H  E  E  + − 设一平面电磁波 x y z o H  E  u 2 2 2 2 t E x E   =     由麦克斯韦理论可得： 2 2 2 2 2 1 t E x u E   =   真空中的电磁波 §1. 光的基本性质 1.1 电磁辐射

§1.光的基本性质 1.1电磁辐射 同理: H=6l ot 0H02H12H Ox ax u at 轴正向传播时,有反映该振动的平面简谐波 当电场振动沿x X E=Eo osLO(t--)/ 用麦氏电磁场方程组可推出 E H=HocoSlO(t-7

2 2 2 2 t H x H   =   同理：   2 2 2 2 2 1 t H x u H   =   )] u x E = E0 cos[(t − 当电场振动沿 x 轴正向传播时，有反映该振动的平面简谐波 )] u x H = H0 cos[(t − 用麦氏电磁场方程组可推出 0 0 0 0 0 0 E u E H    = = §1. 光的基本性质 1.1 电磁辐射

§1.光的基本性质 1.1电磁辐射 。在真空中:u=1/√Vsnn=2.909×10m/s=c 。在介质中:=1/VEnE,A=c/√EH=c/n<c

• 在真空中： u / . m / s 8 0 0 = 1   = 2 997910 = c • 在介质中： r r u = 1 /  0  0  r r = c /   = c / n  c §1. 光的基本性质 1.1 电磁辐射

§1.光的基本性质 1.1电磁辐射 电磁波的性质☆ 折射率( refractive index) (1)电磁波是横波 振动量E.H与波速t构成相互 E 垂直的右手螺旋关系。 u (2)电磁波的偏振性 E.H分别在各自的平面上振动。旋光现象

折射率 (refractive index) 二 电磁波的性质 (1) 电磁波是横波 E,H   振动量 与波速 构成相互 E  H  u 垂直的右手螺旋关系。  u  (2) 电磁波的偏振性 E,H 分别在各自的平面上振动。   旋光现象。 §1. 光的基本性质 1.1 电磁辐射

§1.光的基本性质 1.1电磁辐射 (3)电场与磁场同相变化 u CE=VuH 2 H 振幅之间满足 iED=√AH 电、磁场分量与电磁波传播方向互相垂直

E = H o x y E u H z (3) 电场与磁场同相变化 0 E0 0 H0 振幅之间满足  = 电、磁场分量与电磁波传播方向互相垂直 §1. 光的基本性质 1.1 电磁辐射