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光的性质与传播轨迹是什么?

作者:奥固鸿已有:N多人关注
现代物理学揭示,光是一种由光子组成的电磁波,而所有电磁波均为横波,即它的振动方向垂直于传播方向。由于这两个垂直方向上的运动耦合,光子的传播轨迹成纤维正弦曲线。如图。
在光子的传播轨迹中,我们可以了解一下关于光波的基本概念。
1、 波长:在一束光中,两个相邻的同位相点(如相邻的波峰)之间的距离称为波长,以λ表示。同一束光波在不同介质中传播时,其波长随介质的物理性质不同而改变。
2、 频率:波源在一秒钟内振动的次数称为频率,以f表示。波源不变,则频率不变,即同一束光波在不同介质中传播时,其频率不受介质的物理性质的影响。
3、 周期:波源完成一次振动所需要的时间称为周期,以T表示,故f=1/T。
4、 波速:在单位时间内,光波在传播方向上的位移距离称为波速,以V表示,故V=f•λ或V=λ/T。显然,同一束光波在不同的介质中传播时,由于波长的改变,其波速也相应的发生变化。
5、 振幅:光波在振动方向上距平衡位置的最大位移距离称为振幅,以A表示。它的大小决定了光波的强度,以I表示,两者的关系为I=k•A2(K为传播介质系数)。
6、 位相:光波的振动点离开平衡位置(为正弦曲线的中轴线)后所经理的时间称为位相。它可以通过周期的分数来表示,如T/n(n>1)。
7、 位相差:如果有两束频率、波长、传播方向相同的光波不同时到达平衡位置,那么两者相邻的同位相点(如波峰)之间的距离称为位相差。它可以通过波长的分数来表示,如λ/n(n>1)。但是,当这两束光波的振动方向也相同时,两者将发生干涉作用而合并成一束光波,其频率、波长、传播和振动方向保持不变,其振动方向上的位移矢量等于前两束光波的位移矢量之和。
对于普通光学而言,“光”被定义为眼镜可以直接看见的一部分电磁波的辐射,因此这一部分电磁波称为可见光。如图所示,在真空介质中可见光具有一定的波长范围,大致为390nm~770nm,仅占整个电磁波谱的一小区段。可见光谱中不同频率(3.9*1014Hz~7.7*1014Hz)的光在人的视网膜上的反应是不同的,表现为不同的颜色。因此,把一定频率范围内呈现同种颜色的光称为单色光。在真空介质中,频率不同的各种单色光具有不同的波长范围,依照波长由长短的次序,分别为红、橙、黄、绿、蓝、紫七种颜色。通常所见的“白光”是由各种单色光按一定比例的混合光。
光的波长单位通常用纳米(nm)表示。纳米与其他长度单位的换算关系为:1纳米(nm)=10-3微米(um)=10-6毫米(mm)。
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