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文档简介

1.3

光源和光的辐射

1.光源

连续光谱

太阳光谱

线状光谱能够发光的物体都称为光源光源可以分为自然光源和人造光源。太阳就是我们最常见的光源，它是自然光源。而普通的发光的灯泡、蜡烛。是人造光源。光源还有其他的分类方法。光学实验室常见的有激光器，热辐射光源，气体放电光源、如钠灯，还有新的光源发光二极管，简称LED从发光的谱线来看，有连续光谱、如太阳光谱，也有线状光谱如氢原子光谱。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。2.光辐射的经典模型

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。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。电偶极子模型1）振荡电偶极子往外辐射的电磁场，用麦克斯韦方程组进行计算，得到距离偶极子很远的P点处辐射的电磁场的数值为：2.光辐射的经典模型电磁波的角频率，与电偶极子的振荡角频率相同，振幅随P点的方位与电偶极子轴线的夹角有关2）3辐射能辐射能（3）

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为：电场能量密度+磁场能量密度辐射强度矢量-------坡印亭矢量（描述电磁能量的传播）3辐射能辐射能的方向表示能量流动的方向，其大小等于单位时间垂直通过单位面积的能量。如果不考虑介质对波的吸收，dt时间内通过面积A的能量为：能量密度乘以体积=能量密度×波传播的速度×时间dt×面积A（4）辐射强度矢量的大小（4）（5）或（6）考虑方向后（6）（7）（7）把辐射电磁场的表达式，方程（1）、（2）代入方程（5），得到：3辐射能辐射能（8）对于光波，电场、磁场变化迅速，变化频率在1015赫兹左右，的值也迅速变化，无法接收的瞬时值，只能接收其平均值，对应的电磁场的平均值计算如下：（8）考虑在远离电偶极子的地方，球面波可以用平面波替代，则（9）3辐射能辐射能（9）（11）（10）在光学里，通常把辐射强度的平均值称为光强度，用符号

表示。3辐射能辐射能光强I与平面波振幅A的平方成正比。（11）（10）通常，我们讨论的是同一种介质中的光强，介电常数和磁导率相同，我们需要知道的是相对强度，因此，光波强度I与波的振幅之间的比例系数就不重要了，所以，常常把振幅的平方这个相对光强来代表光强度。如果用复振幅表示波函数，则相对光强就等于复振幅的模方。3辐射能辐射能若已知光波强度，可计算光波电矢量的振幅A。例题

对于一束100千

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