Optics第七章光与物质的相互作用第二节群速度与散射
第七章 光与物质的相互作用 第二节 群速度与散射
Optics7.2群速度和散射7.2.1波拍和波包的群速度7.2.2散射现象及其解释7.2.3瑞利散射和米氏散射7.2.4拉曼散射7.2.5天蓝、云白、夕阳红一生活中的散射现象
7.2 群速度和散射 7.2.1 波拍和波包的群速度 7.2.2 散射现象及其解释 7.2.3 瑞利散射和米氏散射 7.2.4 拉曼散射 7.2.5 天蓝、云白、夕阳红—生活中的散射现象
Optics7.2.1 波拍和波包的群速度问题的提出一折射率两种测量方法带来的困惑折射率的再认识：折射率n作为介质的重要光学参数，联系着两件事：（1）光束在介质界面的折射角度。（2）光束在介质中的传播速度。折射率的两种实验测定方法：（1）折射率法sine通过实验测定入射角和在介质中的折射角，利用折射定律获取介质相对于空气的折射率sine,n)（2）速度法（信号法）基本原理：测量出光信号传播的距离s与所需时间t，则v=s/t。利用n=c/v的定义可以得到相对于空气（真空）的折射率nV迈克尔逊实验（1885）带来的困惑用钠黄光测定液体CS，相对空气的折射率，两种实验的结果相差7%，超过实验误差的范围，带来了困惑。n= 1.64= 1.7586
7.2.1 波拍和波包的群速度 问题的提出—折射率两种测量方法带来的困惑 折射率的再认识：折射率 n 作为介质的重要光学参数，联系着两件事： （1）光束在介质界面的折射角度。（2）光束在介质中的传播速度。 折射率的两种实验测定方法： （1）折射率法 （2）速度法（信号法） 基本原理：测量出光信号传播的距离s与所需时间t，则v=s/t。 利用n=c/v的定义，可以得到相对于空气（真空）的折射率。 2 1 1 2 sin sin n n 2 1 1 2 v n v n v 通过实验测定入射角和在介质中的折射角，利用折射定律 获取介质相对于空气的折射率。 用钠黄光测定液体CS2相对空气的折射率，两种实验的结果相差7%，超过实 验误差的范围，带来了困惑。 迈克尔逊实验（1885）带来的困惑 2 1 1.64 n n 2 1 1.758 v n n
Optics7.2.1波拍和波包的群速度对于波速的回顾平面单色波可以表示为 U(x,t)= Ae-i(ot-kx)= Aei(kx-ol)对于某一时空点，其波场的状态可以用其相位kxo-のt.来刻画经过dt时间，该状态传播至xo+dx处，其相位值变为k(xo + dx) - o(to +dt) = kxo -のt1dx0相速度波速的定义=元fVkdt相速度的定义：光的波长1与频率f的乘积f，表征了理想单色光波等相位面的传播速度。用v，表示。大多数情况下，也会省略下标，直接用v表示相速度。后续我们也会在一些情况下采取忽略下标的表示方法
7.2.1 波拍和波包的群速度 对于波速的回顾 平面单色波可以表示为 ( ) ( ) ( , ) i t kx i kx t U x t Ae Ae 对于某一时空点，其波场的状态可以用其相位 kx0 -ωt0 来刻画。 经过 dt 时间，该状态传播至 x0+dx 处，其相位值变为 0 0 0 0 k x dx t dt kx t ( ) ( ) 波速的定义 p dx v dt p v f k 相速度 相速度的定义：光的波长λ与频率 f 的乘积 λf , 表征了理想单色光波等相 位面的传播速度。用vp表示。大多数情况下，也会省略下标，直接用v表 示相速度。后续我们也会在一些情况下采取忽略下标的表示方法
Optics7.2.1.波拍和波包的群速度群速度的由来理想单色波的相速度对于在各向同性介质中传播的理想单色波来说，波速既是相位传播速度，又是运动传播速度，也是能量传播速度，三者完全一致，实质上无需称为相速度。将其称为相速度主要是为了与非单色波情况下的群速度区别准单色波列对于在各向同性介质中传播的理想单色光波，其相速度同时也是光波能量的传播速度。但实际中并不存在理想的单色波，任何光源的任一原子发出的波列都不会无限延伸。这种有限长的波列相当于许多频率相近的理想单色波列的叠加，因而只是一种近似的单色波列一准单色波列
7.2.1 波拍和波包的群速度 群速度的由来 准单色波列 对于在各向同性介质中传播的理想单色光波，其相速度同时也是光 波能量的传播速度。但实际中并不存在理想的单色波，任何光源的 任一原子发出的波列都不会无限延伸。这种有限长的波列相当于许 多频率相近的理想单色波列的叠加，因而只是一种近似的单色波 列——准单色波列。 理想单色波的相速度 对于在各向同性介质中传播的理想单色波来说，波速既是相位传播 速度，又是运动传播速度，也是能量传播速度，三者完全一致，实 质上无需称为相速度。将其称为相速度主要是为了与非单色波情况 下的群速度区别