电磁波谱与光辐射

1、光源光源传输传输调制调制探测探测成像成像显示显示本 章 概 述 1.1 电磁波谱与光辐射电磁波谱与光辐射 掌握电磁波的性质和光辐射的特点掌握电磁波的性质和光辐射的特点 1.2 辐射度学与光度学基本知识辐射度学与光度学基本知识 理解七个辐射量和光度量的概念理解七个辐射量和光度量的概念 1.3 热辐射基本定律热辐射基本定律 掌握三个定律和三个公式掌握三个定律和三个公式 1.4 激光原理激光原理 掌握激光产生的物理机制掌握激光产生的物理机制 1.5 典型激光器典型激光器 了解几种常见激光器了解几种常见激光器第一章 光辐射与发光源 麦克斯韦电磁场理论：麦克斯韦电磁场理论： 若在空间某区域有变化的电场（

2、或变若在空间某区域有变化的电场（或变化磁场），在邻近区域将产生变化的磁场化磁场），在邻近区域将产生变化的磁场（或变化电场）。这种变化的电场和变化（或变化电场）。这种变化的电场和变化的磁场不断地交替产生，由近及远以有限的磁场不断地交替产生，由近及远以有限的速度在空间传播，形成的速度在空间传播，形成电磁波电磁波。1.1 电磁波谱与光辐射电磁波谱与光辐射1.1.1 电磁波的性质与电磁波谱电磁波的性质与电磁波谱1.1.1 电磁波的性质与电磁波谱电磁波的性质与电磁波谱频率与波长的关系频率与波长的关系: :cv-真空中的光速真空中的光速001rr电磁波在介质中的传播速度0011crr真空中rrc 电磁波在

3、真空中的传播速度，普适常数c1、在介质的界面上发生反射、折射现象2、在传播中出现干涉、衍射、偏振现象 电磁波：3、由麦氏方程导出：电磁波是物质 讨论：电矢量 磁矢量 光的传播方向 EHrkHE1、2、对人眼和感光仪器起作用的是 ，光波中的振动矢量通常指 。EEnm770390:3、可见光的波长范围nmmmmm9631010101EHko即相互垂直光1、在介质的界面上发生反射、折射现象2、在传播中出现干涉、衍射、偏振现象3、实验测得光在真空中的传播速度为c结论：光是某一波段的电磁波比较实验表明：若 为光在透明介质中的传播速度， 为透明介质的折射率，则ncn 与电磁波的公式比较rrn联系光学量 和

4、电磁学量 、 的关系式 nrrrrc表表1 电磁波波段划分及用途电磁波波段划分及用途 波段（波段（nm）名称名称用途用途10 - 5 30 射线射线金属探伤、研究核结构金属探伤、研究核结构10 - 4 100X射线射线医用、探伤、分析晶体结构医用、探伤、分析晶体结构10 390紫外线紫外线医用、照相制版医用、照相制版390 770可见光可见光770 10 6红外线红外线雷达、光纤通信、导航雷达、光纤通信、导航10 6 10 9微波微波电视、雷达、无线电导航电视、雷达、无线电导航10 9 10 10米波（分米波米波（分米波 厘米波）厘米波） 调频广播、电视、导航等调频广播、电视、导航等10 10

5、 510 10短波短波无线电广播、电报通讯无线电广播、电报通讯510 10 210 11中短波中短波电报通讯电报通讯210 11 310 12中波中波无线电广播无线电广播310 12 310 13长波长波越洋长距离通讯和导航越洋长距离通讯和导航1.1.2 光辐射光辐射光辐射是指光辐射是指 1、以电磁波和粒子形式传播能量、以电磁波和粒子形式传播能量 2、它们可以用光学元件反射、成像或色散、它们可以用光学元件反射、成像或色散光辐射仅占电磁波谱的一小部分光辐射仅占电磁波谱的一小部分 波长在波长在10nm 106nm之间之间 频率在频率在31016Hz 31011Hz 之内之内 波段波段 (nm)辐射

6、名称辐射名称10 280紫外线紫外线 C280 315紫外线紫外线 B315 390紫外线紫外线 A390 440可见光可见光 紫色紫色 短波短波440 460可见光可见光 蓝色蓝色460 495可见光可见光 青色青色495 540可见光可见光 绿色绿色540 600可见光可见光 黄色黄色600 640可见光可见光 橙色橙色640 770可见光可见光 红色红色 长波长波770 1400红外线红外线 A1400 3000红外线红外线 B3000 10 6红外线红外线 C表表2 光辐射波谱的划分光辐射波谱的划分u 可见光可见光 波长在波长在390nm 770nm的光辐射，也是人视觉能的光辐射，也是人视觉能感受到感受到“光亮光亮”的电磁波。对可见光人眼的主观感觉依的电磁波。对可见光人眼的主观感觉依波长从长到短表现为：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。波长从长到短表现为：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。u 紫外辐射：紫外辐射： 紫外辐射比紫光的波长更短，波长紫外辐射比紫光的波长更短，波长10nm 390nm。太阳紫外辐射分为